ماهوارههای ناسا بالاخره مسیریابی بدون نیاز به GPS را یاد گرفتند
خوشه ماهوارهای «استارلینگ» ناسا با استفاده از دوربینهای ردیاب ستاره، مسیریابی در فضای عمیق را بدون تکیه بر GPS ممکن کرد.
به گزارش هفت صبح ما در زندگی روزمره برای پیدا کردن نزدیکترین کافه یا مسیریابی در سفرهای جادهای، به سیستم GPS وابسته هستیم. اما وقتی فضاپیما را به اعماق فضا میفرستیم، جایی که سیگنالهای GPS ضعیف، ناپایدار یا کاملاً غایب هستند، چه میشود؟
ناسا با استفاده از مجموعهای از ماهوارههای کوچک، به موفقیت بزرگی در حل این چالشِ ناوبری در فضای عمیق دست یافته است.
مأموریت استارلینگ و پروژه FALCON
مأموریت «استارلینگ» (Starling) که در سال ۲۰۲۳ پرتاب شد، شامل دستهای از چهار ماهواره است که برای آزمایش فناوریهای ماهوارهایِ خودران طراحی شدهاند. اخیراً در بخشی از مأموریت تکمیلی، ناسا با همکاری «EraDrive» — استارتاپی که از دل دانشگاه استنفورد بیرون آمده — آزمایش پروازی جدیدی به نام FALCON را آغاز کرده است.
نام FALCON مخفف عبارت «ناوبری اپتیکالِ خودران و سریع بر پایه کاتالوگ اجرام فضایی» (Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation) است. این نرمافزار با ترکیب الگوریتمهای اختصاصی EraDrive، دوربینهایِ نصبشده روی ماهوارهها و پایگاه دادهای عظیم از اجرام فضایی، هدف اصلیاش مسیریابی کاملاً مستقل و بدون نیاز به شبکه GPS یا تیمهای کنترل زمینی است.
مسیریابی با تکیه بر همسایگان فضایی
چطور یک ماهواره بدون GPS مسیریابی میکند؟ با نگاه کردن به همسایههایش! FALCON دو قابلیت کلیدی را آزمایش کرد:
۱. تعیین موقعیت مداری مستقل: دوربینهای ردیاب ستارهی ماهوارههای استارلینگ، از اجرام فضاییِ اطراف، شامل فضاپیماهای دیگر و زبالههای مداری عکس میگیرند. سپس نرمافزار FALCON، این مشاهدات را با کاتالوگ عظیمی از اجرام شناختهشده (که توسط وزارت دفاع آمریکا نگهداری میشود) تطبیق میدهد. با تحلیل موقعیت ماهواره نسبت به این اجرامِ مشخص، استارلینگ توانست مدار دقیق خود را کاملاً مستقل محاسبه کند.
۲. بهروزرسانی آنی کاتالوگهای فضایی: ناسا کاتالوگی شامل ۲۰ هزار جرم فضایی و پیشبینیهای مداری آنها را مستقیماً روی فضاپیما بارگذاری کرد. زمانی که استارلینگ اجرام جدیدی را رصد میکرد، FALCON تصاویر دوربین را با کاتالوگ تطبیق میداد تا پیشبینی موقعیتها را اصلاح کند. تنها در مدت سه روز، این سیستم موفق شد مدار بیش از ۲۰۰ جرم فضایی را بدون کوچکترین دخالت انسانی از روی زمین، بهروزرسانی و اصلاح کند.
این دستاورد، نخستین بار در تاریخ است که یک فضاپیما برای مسیریابی، از دوربینهای اپتیکال و موقعیتسنجی نسبت به سایر اجرام فضایی استفاده میکند.
چرا این موفقیت برای آینده اکتشافات فضایی مهم است؟
این تنها یک ترفند فنی برای ماهوارههای کوچک نیست. با آمادهسازی بشر برای اکتشافات بلندمدت در فضای فراتر از مدار زمین، ما دیگر از زیرساختهای GPS بهرهمند نخواهیم بود. ناوبری خودران به خوشههای ماهوارهای اجازه میدهد یکدیگر را ردیابی کنند، اندازهگیریهای علمی دقیق انجام دهند و از ترافیک یا برخورد در فضا به صورت خودکار جلوگیری کنند.
نکته جالب دیگر اینجاست که FALCON نشان میدهد چگونه پژوهشهای دانشگاهی میتوانند بهسرعت به فناوریهای تجاری واقعی تبدیل شوند. آنچه با یک همکاری دانشگاهی در استنفورد آغاز شد، حالا به نرمافزار تجاری EraDrive تکامل یافته است.
در اواخر امسال، ناسا قصد دارد این آزمایش را گسترش دهد تا هر چهار ماهواره موجود در خوشه «استارلینگ» بتوانند دادههای ردیابی را با یکدیگر به اشتراک بگذارند و به صورت تیمی موقعیت خود را با دقت بیشتری اصلاح کنند. به نظر میرسد آینده سفرهای فضایی در اعماق کهکشان، بهطور رسمی «هوشمندتر» شده است.
