NASA traci Swifta, Starling zalicza pierwszy raz: dwie lekcje o autonomii w kosmosie

Jedna misja dowiodła nowego sposobu nawigacji. Druga nie zdołała uratować teleskopu. Obie trafiły na biurko NASA w ciągu miesiąca.

17 sierpnia NASA ogłosiła, że misja Starling użyła nowego systemu do określenia pozycji satelity na orbicie. Zamiast sieci nawigacyjnej statek odniósł się do innych obiektów w kosmosie. Demonstracja technologii FALCON, wspólny eksperyment NASA i wywodzącej się ze Stanforda firmy EraDrive, dopasowała obiekty widziane przez kamery Starlinga do publicznego katalogu około 20 000 obiektów kosmicznych prowadzonego przez Departament Wojny Stanów Zjednoczonych. Według NASA statek użył następnie tych zweryfikowanych obiektów jako punktów odniesienia, żeby obliczyć własną orbitę. Przez trzy dni FALCON doprecyzował znane orbity ponad 200 obiektów bez udziału naziemnych operatorów.

Dwa dni później obraz się przygasł. Scientific American podał, że należące do NASA Obserwatorium Neil Gehrels Swift, wystrzelone w 2004 roku do badania rozbłysków gamma, wejdzie w atmosferę Ziemi i spłonie jeszcze w tym roku. Próba ratunku zawiodła, nim na dobre się zaczęła.

Teleskop bez silników

Swift nie ma własnych silników, więc nie może podnieść swojej orbity. Obserwatorium zaczęło szybko tracić wysokość w okresie intensywnej aktywności słonecznej, która rozpoczęła się w 2024 roku. Ars Technica wyjaśnia mechanizm: wzmożona aktywność słoneczna nagrzewa atmosferę Ziemi, co zwiększa opór działający na satelity na niskiej orbicie i przyspiesza rozpad orbity.

W 2025 roku NASA przyznała kontrakt o wartości 30 000 000 dolarów firmie Katalyst Space Technologies z Arizony na budowę statku ratunkowego o nazwie LINK. Plan, jak opisała go Ars Technica, zakładał, że LINK poleci do Swifta, pochwyci go trzema ramionami robotycznymi i podniesie wystarczająco wysoko, żeby uniknąć wejścia w atmosferę. NASA dała Katalystowi dziewięć miesięcy na zaprojektowanie, zbudowanie i wystrzelenie satelity pierwszego tego rodzaju, co zwykle zajmuje kilka lat.

LINK wystartował 3 lipca na rakiecie Pegasus XL firmy Northrop Grumman. Według NBC News kierownicy misji nawiązali łączność po starcie, ale w niespełna dwa tygodnie od rozpoczęcia lotu zespoły zaczęły zgłaszać problemy z orientacją sondy. W wpisie na blogu z 15 lipca NASA podała, że inżynierowie Katalysta zajęli się wczesnymi problemami z łącznością i kontrolą położenia. Łatki na oprogramowanie najwyraźniej nie zadziałały. 28 lipca NASA poinformowała, że systemy kontroli położenia LINKa zawiodły, powodując obrót statku i sporadyczną łączność.

Ars Technica podała, że dwa z trzech kół reakcyjnych satelity przestały działać, a silniki na zimny gaz używane do precyzyjniejszego sterowania kierunkiem też miały problemy. Zostały trzy silniki plazmowe o niskim impulsie jako jedyny sposób odzyskania kontroli nad statkiem poruszającym się z prędkością blisko 5 mil na sekundę. NASA podała, że LINK obracał się z prędkością około 9 stopni na sekundę. Silniki spowolniły obrót w tym miesiącu, ale problemy z kontrolą położenia nie zniknęły. W środę NASA i Katalyst ogłosili, że rezygnują z ratunku.

„To nie jest wynik, do którego zmierzaliśmy, ale nie zmienia to faktu, że ta misja była warta próby” powiedział w oświadczeniu administrator NASA Jared Isaacman. „Wyciągniemy wszystko, czego się da, z próby zbliżenia LINKa i wykorzystamy te lekcje w kolejnych misjach.”

Prezes Katalysta Ghonhee Lee powiedział w oświadczeniu, że firma podjęła się „ryzykownego wyzwania o wysokiej stawce” i jest dumna z osiągniętych kamieni milowych. „Nauczyliśmy się już bardzo dużo, a teraz naszym zadaniem jest zamienić te lekcje w coś trwałego” powiedział Lee, opisując plan zbudowania „powtarzalnego zestawu procedur dla przyszłych operacji zbliżania i serwisowania satelitów.”

Co właściwie pokazał Starling

Kontrast ze Starlingiem jest ostry. Ładunek FALCON na Starlingu nie potrzebował nowego sprzętu. Wykorzystał ponownie kamery śledzące gwiazdy, standardowe instrumenty, które rozpoznają jasne obiekty, żeby określić orientację statku, i połączył je z oprogramowaniem lotnym Era-Core firmy EraDrive oraz pokładowym katalogiem znanych satelitów.

„FALCON to kolejny sukces misji demonstracyjnej Starling” powiedział Roger Hunter, kierownik programu Small Spacecraft and Distributed Systems w Ames Research Center, w ogłoszeniu agencji. „Wyniki FALCONa mogą mieć daleko idące skutki dla monitorowania ruchu w przestrzeni kosmicznej, unikania kolizji i alternatywnej nawigacji.”

NASA twierdzi, że samodzielne wyznaczenie orbity jest pierwszym przypadkiem, gdy statek kosmiczny używa kamer optycznych do nawigacji na podstawie względnego położenia innych obiektów. W osobnych eksperymentach funkcja aktualizacji katalogu dawała lepsze przewidywania pozycji obiektów na pokładzie Starlinga niż te dostarczane przez stacje naziemne.

Tradycyjna nawigacja satelitarna opiera się na sygnałach GPS, które są zawodne albo niedostępne na Księżycu i w głębokiej przestrzeni. NASA przedstawia FALCONa jako podstawę dla księżycowych rojów satelitów, rozproszonych misji naukowych i eksploracji załogowej. Później w tym roku Starling, wystrzelony w 2023 roku, rozszerzy eksperyment tak, by jego rój czterech statków mógł dzielić się danymi śledzenia i wspólnie doprecyzowywać pozycje.

Te dwa przypadki nie układają się w czystą przypowieść o starym i nowym podejściu. Awaria LINKa była mechaniczna: koła reakcyjne, silniki, kontrola położenia. Sukces FALCONa był obliczeniowy. Oba jednak wskazują na tę samą presję, czyli koszt polegania na sieciach naziemnych i ludzkich operatorach przy decyzjach, które statki kosmiczne mogłyby coraz częściej podejmować same.

Utrata Swifta pokazuje stawkę w konkretny sposób. Astronomowie wciąż polegają na połączeniu wielozakresowych instrumentów obserwatorium i zwrotnego celowania, żeby lokalizować rozbłyski gamma dla dalszych obserwacji innymi teleskopami. „Wszyscy mieliśmy nadzieję na więcej nauki ze Swifta” powiedział w oświadczeniu Shawn Domagal-Goldman, dyrektor wydziału astrofizyki NASA. „Ale wiedzieliśmy, że wnioski z tej misji będą wartościowe tak czy inaczej.”

Katalyst nie porzuca LINKa. Statek wciąż działa, a firma twierdzi, że spróbuje zbliżyć się do Swifta i dokować, żeby zademonstrować technologię nawigacji z bliska. Wydział astrofizyki NASA nazwał misję „pierwszą tego rodzaju próbą, opracowaną w bezprecedensowym terminie, narzuconym przez aktywność Słońca.”

Ten termin jest tym, na co warto patrzeć. NASA ścisnęła lata prac do dziewięciu miesięcy i zaakceptowała ryzyko techniczne, żeby to zrobić. Czy agencja powtórzy ten układ, i co zmieni następnym razem, będzie miało większe znaczenie niż utrata jednego 22-letniego teleskopu.