La misión Starling de la Nasa ha marcado otro hito en la autonomía de las naves espaciales al utilizar un nuevo sistema que determina la posición de un satélite en órbita tomando como referencia otros objetos en el espacio, en lugar de depender de una red de navegación.
La demostración tecnológica FALCON (Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation) representa un paso importante hacia una mayor autonomía de las naves espaciales. A medida que la Nasa se prepara para más misiones más allá de la órbita terrestre, tecnologías como FALCON pueden dar soporte a enjambres de satélites lunares, misiones científicas distribuidas y exploración humana.
La navegación satelital tradicional depende de las señales GPS, pero estas pueden ser poco fiables o no estar disponibles en entornos lunares o en el espacio profundo. La carga útil FALCON es un experimento de vuelo conjunto de la Nasa y EraDrive, una empresa emergente surgida de la Universidad de Stanford. Combina el software de vuelo Era-Core de EraDrive y sus algoritmos integrados con las cámaras de Starling y un catálogo a bordo de satélites conocidos para brindar navegación independiente del GPS y conocimiento de la situación espacial.
“FALCON representa otro éxito para la misión de demostración Starling. Los resultados de FALCON pueden tener implicaciones de gran alcance para la monitorización del tráfico espacial en órbita, la prevención de colisiones y la navegación alternativa”, declaró Roger Hunter, director del programa de Sistemas Distribuidos y Naves Espaciales Pequeñas de la Nasa en el Centro de Investigación Ames de la Nasa en Silicon Valley, California. “El número de logros pioneros de Starling no deja de crecer”.
La demostración FALCON puso a prueba dos capacidades complementarias que hicieron un uso innovador de las cámaras de seguimiento estelar a bordo de Starling, instrumentos estándar que identifican objetos brillantes en el espacio para determinar la orientación y la posición de la nave. En experimentos de posición, navegación y sincronización, se compararon los objetos observados por las cámaras de la nave (incluidas otras naves y desechos orbitales) con un catálogo de objetos espaciales conocidos, mantenido y disponible públicamente por el Departamento de Guerra de Estados Unidos. Posteriormente, FALCON utilizó los objetos observados y verificados como puntos de referencia para determinar la órbita de Starling.
En experimentos independientes, FALCON logró refinar las estimaciones orbitales de los objetos espaciales observados por las cámaras de Starling. El equipo de la misión cargó en la nave espacial el catálogo completo de aproximadamente 20.000 objetos espaciales y sus órbitas previstas. Posteriormente, FALCON correlacionó esos datos con las observaciones de otros objetos espaciales realizadas por las cámaras de la nave para estimar la ubicación de Starling -y la de otros objetos espaciales- con una precisión aún mayor que la que ofrecían los datos del catálogo actual. Durante un período de tres días, FALCON mejoró las órbitas conocidas de más de 200 objetos sin intervención de operadores en tierra.
La capacidad de autodeterminación de órbita, posible gracias a FALCON, es pionera en naves espaciales que utilizan cámaras ópticas para navegar según su posición relativa a otros objetos en el espacio. Por otra parte, los experimentos de actualización del catálogo produjeron predicciones de posición de objetos a bordo de Starling más precisas que las proporcionadas por las estaciones terrestres.
Las redes coordinadas de múltiples satélites sin GPS serán cruciales para apoyar las operaciones en superficie durante la futura exploración humana de la Luna o Marte. Para las misiones científicas, conocer la ubicación precisa de cada nave espacial es necesario para alinear las mediciones tomadas desde múltiples puntos en el espacio. Y para la gestión del tráfico espacial, la navegación autónoma y las actualizaciones de catálogos pueden reducir la dependencia de las redes terrestres y mejorar la prevención de colisiones.
El experimento FALCON pone de relieve el papel de la Nasa en el fomento de la innovación comercial. Lo que comenzó como un proyecto de colaboración tecnológica entre universidades y satélites pequeños se convirtió en la empresa emergente EraDrive, que ahora comercializa su software Era-Core y el hardware relacionado para aplicaciones más amplias. Starling proporcionó una plataforma para realizar pruebas en condiciones reales, demostrando que el software de vuelo puede transformar los satélites en navegadores autónomos.
A finales de este año, Starling, que se lanzó en 2023, ampliará el experimento FALCON utilizando Era-Core, lo que permitirá que su enjambre de cuatro naves espaciales comparta datos de seguimiento y refine sus posiciones de forma colectiva.
El Centro de Investigación Ames de la Nasa, ubicado en Silicon Valley, California, lidera la misión Starling. El programa de Sistemas Distribuidos y Naves Espaciales Pequeñas de la Nasa, con sede en Ames y perteneciente a la Dirección de Misiones de Investigación y Tecnología, financia y gestiona la misión Starling.
