La NASA fa navigare lo sciame Starling con gli star tracker e un catalogo di 20.000 oggetti

La missione Starling della NASA ha segnato un altro traguardo per l'autonomia dei veicoli spaziali. L'agenzia riferisce che il payload FALCON, sigla di Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation, ha determinato la posizione in orbita di un satellite facendo riferimento ad altri oggetti nello spazio invece che a una rete di navigazione.

La dimostrazione è stata un'estensione di Starling, uno sciame di quattro veicoli spaziali lanciato nel 2023. FALCON è un esperimento di volo congiunto della NASA e di EraDrive, una startup nata da Stanford University. Il sistema combina il software di volo Era-Core e gli algoritmi embedded di EraDrive con le camere di Starling e con un catalogo di satelliti noti a bordo, secondo il resoconto della campagna fornito dalla NASA. L'hardware impiegato non era esotico.

FALCON ha usato le camere star tracker di bordo di Starling, strumenti standard che identificano gli oggetti luminosi nello spazio per ricavare l'assetto e la posizione di un veicolo spaziale. Negli esperimenti di posizionamento, navigazione e sincronizzazione, il payload ha messo in corrispondenza gli oggetti osservati dalle camere, tra cui altri veicoli spaziali e detriti orbitali, con un catalogo di oggetti spaziali noti mantenuto e reso pubblico dal Dipartimento della Guerra degli Stati Uniti. Gli oggetti verificati sono poi serviti come punti di riferimento per determinare l'orbita di Starling.

In esperimenti separati, il team ha caricato a bordo il catalogo completo di circa 20.000 oggetti spaziali e delle loro orbite previste. FALCON ha correlato quei dati con le osservazioni del veicolo spaziale per stimare la posizione di Starling e quella di altri oggetti con maggiore precisione rispetto ai dati attuali del catalogo. Secondo la NASA, nell'arco di tre giorni FALCON ha migliorato le orbite note di più di 200 oggetti senza intervento degli operatori a terra.

"FALCON è un altro successo per la missione dimostrativa Starling. I risultati di FALCON possono avere implicazioni di vasta portata per il monitoraggio del traffico spaziale in orbita, l'evitamento delle collisioni e la navigazione alternativa", ha detto Roger Hunter, program manager del programma Small Spacecraft and Distributed Systems della NASA presso l'Ames Research Center, nella Silicon Valley californiana. "Il numero di 'primati' di Starling continua a crescere."

Perché conta la navigazione senza GPS

La navigazione satellitare tradizionale dipende dai segnali GPS, che possono essere inaffidabili o non disponibili in ambienti lunari o nello spazio profondo. È questa lacuna il motivo per cui la NASA sta testando alternative ottiche. Secondo l'agenzia, reti coordinate di più satelliti senza GPS saranno essenziali per sostenere le operazioni di superficie delle future missioni umane sulla Luna o su Marte. Per le missioni scientifiche, conoscere la posizione precisa di ogni veicolo spaziale serve ad allineare le misurazioni raccolte da più punti nello spazio. Per la gestione del traffico spaziale, la navigazione autonoma e l'aggiornamento del catalogo possono ridurre la dipendenza dalle reti di terra e migliorare l'evitamento delle collisioni.

La NASA definisce la capacità di autodeterminazione dell'orbita un primato per un veicolo spaziale che usa camere ottiche per navigare in base alla propria posizione relativa rispetto ad altri oggetti nello spazio. In esperimenti distinti, l'aggiornamento del catalogo ha prodotto a bordo di Starling previsioni di posizione degli oggetti migliori di quelle fornite dalle stazioni di terra. L'esperimento mostra anche come un progetto universitario possa diventare un'azienda. Quello che era iniziato come progetto University SmallSat Technology Partnerships si è trasformato in EraDrive, che ora commercializza il software Era-Core e l'hardware correlato per applicazioni più ampie. Starling ha fornito la piattaforma per i test sul campo.

Sono previsti altri test. Più avanti quest'anno, Starling estenderà l'esperimento FALCON usando Era-Core, permettendo al suo sciame di quattro veicoli spaziali di condividere i dati di tracciamento e di raffinare collettivamente le proprie posizioni. L'Ames Research Center della NASA guida la missione Starling, e il programma Small Spacecraft and Distributed Systems dell'agenzia, con sede ad Ames e all'interno della Research and Technology Mission Directorate, la finanzia e la gestisce.