Efter 10 månader i omloppsbana demonstrerade rymdfarkostens svärm framgångsrikt sitt primära uppdrags huvudmål, vilket representerade betydande framsteg när det gäller svärmkonfigurationers förmåga.
Svärmar av satelliter kan en dag komma att användas i djupa rymdutforskningar. Ett autonomt nätverk av rymdfarkoster kan självnavigera, hantera vetenskapliga experiment och utföra manövrar för att svara på miljöförändringar utan bördan av betydande kommunikationsförseningar mellan svärmen och jorden.
"Framgången för Starlings första uppdrag representerar en milstolpe i utvecklingen av autonoma nätverk av små rymdfarkoster", säger Roger Hunter, programchef för NASA:s Small Spacecraft Technology-program vid NASA:s Ames Research Center i Kaliforniens Silicon Valley. "Teamet har varit mycket framgångsrikt när det gäller att uppnå våra mål och anpassa sig inför utmaningar."
DSA-experimentet (Distributed Spacecraft Autonomy), som flögs ombord på Starling, visade rymdfarkostsvärmens förmåga att optimera datainsamlingen över svärmen. CubeSats analyserade jordens jonosfär genom att identifiera intressanta fenomen och nå en konsensus mellan varje satellit om ett tillvägagångssätt för analys.
Genom att dela observationsarbete över en svärm kan varje rymdfarkost "dela på lasten" och observera olika data eller arbeta tillsammans för att ge djupare analys, minska mänsklig arbetsbelastning och hålla rymdfarkosten igång utan att behöva nya kommandon skickade från marken.
Experimentets framgång innebär att Starling är den första svärmen som autonomt distribuerar information och operationsdata mellan rymdfarkoster för att generera planer för att arbeta mer effektivt, och den första demonstrationen av ett fullt distribuerat resonemangssystem ombord som kan reagera snabbt på förändringar i vetenskapliga observationer.
En svärm av rymdfarkoster behöver ett nätverk för att kommunicera mellan varandra. Experimentet Mobile Ad-hoc Network (MANET) etablerade automatiskt ett nätverk i rymden, vilket gjorde att svärmen kunde vidarebefordra kommandon och överföra data mellan varandra och marken, samt dela information om andra experiment i samarbete.
Teamet slutförde framgångsrikt alla MANET-experimentmål, inklusive att demonstrera routingkommandon och data till en av de rymdfarkoster som har problem med rymd-till-jord-kommunikation, en värdefull fördel med en kooperativ rymdfarkostsvärm.
"Framgången med MANET visar robustheten hos en svärm", säger Howard Cannon, Starling projektledare på NASA Ames. "Till exempel, när radion gick ner på en svärmfarkost, "sidoladdade" vi rymdfarkosten från en annan riktning, skickade kommandon, programuppdateringar och annan viktig information till rymdfarkosten från en annan svärmmedlem."
Att navigera och operera i förhållande till varandra och planeten är en viktig del av att bilda en svärm av rymdfarkoster. Starling Formation-Flying Optical Experiment, eller StarFOX, använder stjärnspårare för att känna igen en annan svärmmedlem, annan satellit eller rymdskräp från bakgrundsfältet av stjärnor och sedan uppskatta varje rymdfarkosts position och hastighet.
Experimentet är den första någonsin publicerade demonstrationen av denna typ av svärmnavigering, inklusive förmågan att spåra flera medlemmar av en svärm samtidigt och möjligheten att dela observationer mellan rymdfarkosterna, vilket förbättrar noggrannheten när man bestämmer varje svärmmedlems omloppsbana.
Nära slutet av uppdragsoperationerna manövrerades svärmen in i en passiv säkerhetsellips, och i denna formation kunde StarFOX-teamet uppnå en banbrytande milstolpe, som demonstrerade förmågan att självständigt uppskatta svärmens banor med hjälp av endast inter-satellitmätningar från rymdskeppsstjärnspårare.
Förmågan att planera och genomföra manövrar med minimal mänsklig inblandning är en viktig del av att utveckla större satellitsvärmar. Att hantera banorna och manövrarna för hundratals eller tusentals rymdfarkoster autonomt sparar tid och minskar komplexiteten.
ROMEO-systemet (Reconfiguration and Orbit Maintenance Experiments Onboard) testar manöverplanering och utförande ombord genom att uppskatta rymdfarkostens omloppsbana och planera en manöver till en ny önskad omloppsbana.
Experimentteamet har framgångsrikt visat systemets förmåga att bestämma och planera en förändring i omloppsbana och arbetar med att förfina systemet för att minska användningen av drivmedel och visa att manövrarna utförs. Teamet kommer att fortsätta att anpassa och utveckla systemet under Starlings uppdragsförlängning.
Nu när Starlings primära uppdragsmål är klara kommer teamet att påbörja en uppdragsförlängning känd som Starling 1.5, och testa rymdtrafikkoordination i samarbete med SpaceX:s Starlink-konstellation, som också har autonoma manövreringsmöjligheter. Projektet kommer att undersöka hur konstellationer som drivs av olika användare kan dela information via en marknav för att undvika potentiella kollisioner.
"Starlings partnerskap med SpaceX är nästa steg i att driva stora nätverk av rymdfarkoster och förstå hur två autonomt manövrerande system säkert kan verka i närheten av varandra. Eftersom antalet operativa rymdfarkoster ökar varje år måste vi lära oss hur man hanterar omloppstrafik, " sa Hunter.
Tillhandahålls av NASA
