NASA испытало технологию «коллективного разума» для роя спутников в космосе

Технология была испытана в рамках проекта Distributed Spacecraft Autonomy (DSA, «Автономность рассредоточенного космического аппарата»), которым руководит Исследовательский центр NASA им. Эймса в калифорнийской Кремниевой долине. Система позволяет отдельным спутникам на орбите принимать независимые решения, обмениваясь информацией с другими аппаратами для достижения общих целей.  

Обычно космические аппараты в составе орбитальных группировок управляются операторами на Земле по отдельности. Однако чем больше их становится, тем сложнее координировать их действия. Технология автономного управления позволит всем аппаратам в составе «созвездия» принимать решения самостоятельно и сократить риск сбоев при маневрировании отдельных космических аппаратов.

Для реализации задумки специалисты NASA разработали программное обеспечение для малых космических аппаратов, которое было испытано с помощью четырех спутников Starling формата «кубсат», запущенных агентством летом 2023 года.

Во время эксперимента, прошедшего с августа 2023 по май 2024 года, специалисты поручили аппаратам самостоятельно выполнить непростую задачу: провести динамичное исследование ионосферы Земли — верхнего слоя атмосферы нашей планеты. Основной целью было заставить спутники сотрудничать друг с другом для оптимизации научных наблюдений. Аппараты самостоятельно решали, как проводить анализ, без каких-либо инструкций со стороны наземных операторов.

Космические аппараты Starling принимали сигналы GPS, которые проходили через ионосферу и выявляли интересные, пусть и небольшие, особенности, на изучении которых можно было бы сконцентрироваться. Поскольку кубсаты постоянно меняют положение как относительно друг друга, так и относительно спутников GPS и ионосферы, им необходимо было быстро обмениваться информацией, чтобы успешно выполнять поставленную задачу.     

Каждый спутник Starling анализировал полученные результаты и действовал в соответствии с ними индивидуально. Когда поступала новая информация, спутник проводил анализ и корректировал свой план дальнейших действий. Это позволило постоянно адаптироваться к изменяющейся ситуации. Полученный результат устроил специалистов NASA. В агентстве подтвердили успешное достижение цели проекта.

Помимо реальных испытаний на орбите, в течение двух лет NASA также провело стендовые испытания на Земле. Во время них была смоделирована работа виртуального малого кубсата на окололунной орбите. Основной целью симуляции было проверить способность «умной» спутниковой группировки осуществлять навигацию, определять местоположение и время. Подобно системе GPS на Земле, такая технология могла бы помочь в будущих исследованиях поверхности Луны, в том числе обеспечив навигацией астронавтов. 

Результаты наземных экспериментов показывают работоспособность системы как на низких, так и на высоких окололунных орбитах. По оценкам инженеров, в таких условиях получится создать группировку из примерно 60 аппаратов, которые смогут работать автономно. Специалисты продолжат расширять возможности программного обеспечения, чтобы получить возможность управлять сотнями спутников так же легко, как одним.