NASAのStarlingミッションは、宇宙船が他の宇宙物体を追跡することで軌道上の位置を特定できる革新的なナビゲーションシステムを示しました。このシステムはFALCONと呼ばれ、宇宙船に搭載されたカメラを利用して軌道上の他の物体を識別します。その後、このシステムはこれらの観察結果を既知の衛星や軌道デブリのカタログと比較してStarlingの位置を特定します。宇宙船が地球から遠ざかるにつれて、この技術はますます重要になる可能性があります。
GPS信号は月面や深宇宙で信頼できるナビゲーションを提供するのには適していないため、自動化された代替手段は将来の月面および惑星ミッションにとって重要です。
FALCONシステムの宇宙ナビゲーションにおける応用可能性
FALCONは、NASAとスタンフォード大学から派生したスタートアップ企業EraDriveが共同で行ったフライト実験です。このシステムは、EraDriveのEra-CoreフライトソフトウェアとStarlingのカメラおよび搭載宇宙物体カタログを組み合わせ、宇宙船がナビゲーションネットワークに依存せずにナビゲーションと物体追跡を行えるようにします。この実験では、Starlingの星追跡カメラを利用し、これらのカメラは通常、宇宙の明るい物体を観察することで宇宙船の方向を特定します。
FALCONは、これらのカメラを使用して衛星や軌道デブリなどの物体を識別します。
研究チームは、約20,000個の宇宙物体とその予測軌道を含む搭載カタログを読み込みました。FALCONはこれらの予測をStarlingが観察した状況と照合し、宇宙船の位置を推定し、他の物体の予測位置を改善しました。3日間の期間内に、このシステムは地上オペレーターの介入なしに200以上の物体の既知の軌道を改善しました。NASAは、搭載物体位置の推定が既存のカタログデータよりも正確であるため、この実験はナビゲーション以外にも応用価値があると述べています。
宇宙船とデブリの位置をよりよく理解することで、宇宙交通監視や衝突回避が助けられ、自律的な位置特定は地上インフラへの依存を減少させることができます。
NASAの小型宇宙船および分散システム計画のプロジェクトマネージャーであるRoger Hunterは、「FALCONはStarlingデモミッションのもう一つの成功であり、FALCONの結果は軌道上の宇宙交通監視、衝突回避、代替ナビゲーションに深遠な影響を与えます。」と述べました。彼はさらに、「Starlingの初回の試みは増え続けています。」と付け加えました。
この技術は、複数の宇宙船が共同で作業する場合にもさらに有用になります。NASAは今年後半に実験を拡張し、Starlingの4機の宇宙船群がEra-Coreを利用して追跡情報を共有し、位置を共同で洗練させることを計画しています。この能力は、将来の月周辺の衛星群を支援し、そこで複数の宇宙船が調整を必要とする場合に、地上ナビゲーションシステムへの継続的なアクセスなしで行うことができます。また、分散型科学ミッションにも役立ちます。このようなミッションでは、異なる位置からの測定を統合するために正確な宇宙船の位置が必要です。
人類の探査において、自律ナビゲーションは月や火星の周りを運行する宇宙船を支援し、地上ネットワークへの依存を減少させることができます。同じシステムは、宇宙船がその周囲の環境をより正確に理解するのにも役立ちます。Starlingは2023年に打ち上げられ、NASAのエイムズ研究センターが主導し、この機関の小型宇宙船および分散システム計画がこのミッションの資金提供と管理を担当しています。