دستیابی به فناوری ناوبری فضایی بدون GPS!

به گزارش مجله خبری نگار/گجت نیوز،فناوری موقعیت‌یابی ماهواره‌ای در مدار زمین، عمدتاً متکی بر سیگنال‌های GPS است؛ اما این سیگنال‌ها در فواصل دورتر از زمین، مانند اطراف ماه یا در عمق فضا، ضعیف و غیرقابل اتکا می‌شوند. این چالش بزرگ، نیاز به راه‌حل‌های جایگزین برای ناوبری اپتیکال را بیش از پیش نمایان می‌کرد. اکنون، مأموریت استارلینگ ناسا با سیستمی نوین، گامی بلند در جهت استقلال فضاپیما‌ها از GPS برداشته است.

چگونه FALCON انقلابی در ناوبری فضایی ایجاد کرد؟

مأموریت استارلینگ ناسا با موفقیت یک سیستم جدید ناوبری فضایی را آزمایش کرده است که می‌تواند موقعیت مداری یک ماهواره را با استفاده از دیگر اجرام فضایی به عنوان نقاط مرجع تعیین کند. این فناوری که FALCON (یا Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation) نام دارد، توسط ناسا و شرکت EraDrive توسعه یافته است و با هدف افزایش استقلال فضاپیما‌ها طراحی شده است.

سیستم FALCON نرم‌افزار پرواز Era-Core شرکت EraDrive را با دوربین‌های ماهواره استارلینگ و یک کاتالوگ داخلی از ماهواره‌های شناخته‌شده ترکیب می‌کند. این ابزار‌ها با همکاری یکدیگر، ناوبری فضایی بدون GPS را امکان‌پذیر می‌سازند و در عین حال به فضاپیما کمک می‌کنند تا فعالیت‌ها و اجرام اطراف خود را ردیابی کند. راجر هانتر، مدیر برنامه فضاپیما‌های کوچک و سیستم‌های توزیع‌شده ناسا در مرکز تحقیقات ایمز، این دستاورد را موفقیت دیگری برای مأموریت استارلینگ دانست که پیامد‌های گسترده‌ای برای نظارت بر ترافیک فضایی، جلوگیری از برخورد و ناوبری جایگزین خواهد داشت.

این سیستم ناوبری با استفاده از دوربین‌های ردیاب ستاره‌ای (Star Tracker) ماهواره استارلینگ، اجرام مشاهده‌شده (شامل دیگر فضاپیما‌ها و زباله‌های فضایی) را شناسایی کرده و آنها را با کاتالوگ عمومی اجرام فضایی مقایسه می‌کند. پس از شناسایی و تأیید اجرام، FALCON از آنها به عنوان نقاط مرجع برای محاسبه مدار استارلینگ استفاده می‌کند. در آزمایش‌های جداگانه‌ای که برای بهبود تخمین‌های مداری اجرام انجام شد، کنترل‌کننده‌های مأموریت کاتالوگی شامل تقریباً ۲۰،۰۰۰ جرم فضایی و مدار‌های پیش‌بینی‌شده آنها را روی استارلینگ بارگذاری کردند. FALCON با استفاده از اندازه‌گیری‌های دوربین‌های خود، علاوه بر محاسبه موقعیت استارلینگ، مکان‌های تخمینی سایر اجرام فضایی را نیز دقیق‌تر کرد و نتایج حتی از داده‌های موجود در کاتالوگ نیز دقیق‌تر بودند. این سیستم در طول تنها ۳ روز، مدار‌های شناخته‌شده بیش از ۲۰۰ جرم فضایی را به طور کاملاً خودمختار بهبود بخشید.

توانایی FALCON در تعیین مستقل مدار خود، یک پیشرفت بی‌سابقه برای فضاپیما‌هایی است که با دوربین‌های اپتیکال و بر اساس موقعیت نسبی خود نسبت به سایر اجرام فضایی ناوبری می‌کنند. این قابلیت‌ها برای شبکه‌های آینده ماهواره‌ای که بدون GPS عمل می‌کنند، بسیار ارزشمند خواهند بود. سیستم‌های ماهواره‌ای هماهنگ می‌توانند نقش مهمی در پشتیبانی از فعالیت‌های انسانی در سطح ماه یا مریخ ایفا کنند.

موقعیت‌یابی دقیق فضاپیما برای مأموریت‌های علمی توزیع‌شده نیز ضروری است، جایی که اندازه‌گیری‌های جمع‌آوری شده از چندین مکان در فضا باید به طور دقیق هم‌تراز شوند. برای مدیریت ترافیک فضایی، ناوبری خودمختار و به‌روزرسانی کاتالوگ داخلی می‌توانند وابستگی به شبکه‌های ردیابی زمینی را کاهش داده و جلوگیری از برخورد را بهبود بخشند. مأموریت استارلینگ که در سال ۲۰۲۳ پرتاب شد، اواخر امسال آزمایش FALCON را گسترش خواهد داد و چهار فضاپیمای آن اطلاعات ردیابی را با یکدیگر به اشتراک گذاشته و از این مشاهدات ترکیبی برای بهبود موقعیت‌های خود به صورت جمعی استفاده خواهند کرد.