Forskare från Skoltech Space Center (SSC) har utvecklat nanosatellitinteraktionsalgoritmer för vetenskapliga mätningar med hjälp av en tetraedrisk orbital formation av CubeSats som utbyter data och tillämpar interpolationsalgoritmer för att skapa lokala kartor över fysiska mätningar i realtid. Studien presenterar ett exempel på geomagnetiska fältmätningar, som visar att dessa data kan användas av andra satelliter för attitydkontroll och, därför, tillhandahålls på basis av data-som-en-tjänst. Forskningen publicerades i tidskriften Framsteg inom rymdforskning .

SSC är forskningsledaren inom Nanosatellites Swarm-projektet ("Roy MKA") som utförs av ett konsortium av flera ryska universitet och ingår i ISS experimentella program som leds av RSC Energia. "Roy MKA" syftar till att distribuera autonoma grupper av CubeSats och verifiera deras svärmbeteende.

För ett av "Roy MKA"-experimenten, SSC-forskare föreslog en tetraedrisk formation, som ger en förmåga att mäta det geomagnetiska fältet vid vilken punkt som helst i omloppsbanan. Systemet är helt autonomt, vilket innebär att satelliter kan bearbeta och uppdatera mätdata ombord och förutsäga magnetfältsvärden genom interpolation.

"Vi använder Kriging-interpolationen som hjälper till att välja magnetfältsvärden i enlighet med dess egenskaper (autokorrelation). Eftersom magnetfältet är tredimensionellt, vi måste använda en tetraeder, den enklaste tredimensionella simplexen med tre punkter på ett plan. Således, vi har valt en 4-satellitformation som minsta möjliga konfiguration för uppgiften. Vårt projekt kan vara det första att skapa en sådan konfiguration av nanosatelliter, ", förklarar huvudförfattaren och Skoltech-doktorand Anton Afanasev.

Studien visade att Kriging-interpolatorn är ett universellt verktyg när det gäller att bearbeta data från små satelliter. Satelliter utbyter data om sina positioner och mätningar för att skapa ett självorganiserande system som kan demonstrera kollektivt beteende och utföra uppgifter som är vanliga för konstellationen, som utgör huvudmålet för projektet "Roy MKA".

"Ett viktigt praktiskt resultat av denna studie är att den kan förbättra prestandan för attitydkontroll- och stationshållningssystem som använder magnetometrar (magnetfältssensorer). Särskilt, förbättrad attitydkontroll kan också användas av andra rymdfarkoster som råkar vara i närheten av konstellationen av satelliterna som utbyter magnetfältsdata och gör dem mer exakta med Kriging-algoritmerna. Bearbetning av svärmmätningar kan utvecklas till en tjänst av GPS-typ, som kommer att möjliggöra distribution av magnetfältsvärden snarare än objekthastigheter och koordinater, " tillägger Anton.

Den nya metoden kan användas för att bygga stora konstellationer till en lägre total kostnad genom att använda billigare sensorer.