Grâce à Starling, la NASA testera des opérations complexes en essaim

La NASA se prépare à lancer Starling, le premier essaim de satellites. Au lieu de communiquer directement avec les quatre cubes Starling, les opérateurs de mission enverront des instructions à l’essaim en tant qu’entité unique.

En cas de succès, « les essaims ont le potentiel de révolutionner notre façon de faire de la science », a déclaré Howard Cannon, responsable du projet Starling de la NASA au NASA Ames Research Center. « Au lieu d’avoir un vaisseau spatial monolithique dont vous dépendez pour fonctionner correctement, vous pouvez avoir plusieurs vaisseaux spatiaux plus petits et moins chers. »

Les essaims offrent également à la NASA la possibilité de collecter des données scientifiques à partir de plusieurs emplacements avec beaucoup moins de prise en main que les constellations traditionnelles.

HelioSwarm, par exemple, est une mission de 250 millions de dollars que la NASA prévoit de lancer en 2028 pour étudier les perturbations du vent solaire à l’aide de neuf satellites. Les responsables de la mission HelioSwarm communiqueront avec le satellite pivot construit par Northrop Grumman, qui coordonnera les opérations de huit petits engins spatiaux construits par Blue Canyon Technologies.

« Les neuf engins spatiaux d’HelioSwarm forment un observatoire pour fournir les toutes premières observations multi-échelles simultanées du vent solaire nécessaires pour comprendre la turbulence du plasma spatial », a déclaré Harlan Spence, chercheur principal d’HelioSwarm et directeur de l’Institut d’étude de la Terre et des océans de l’Université du New Hampshire. et Space, a déclaré par e-mail. « La perturbation est par essence un processus à plusieurs échelles et ces multiples échelles doivent être échantillonnées simultanément pour comprendre comment l’énergie est transférée. »

Malgré la promesse, les essaims en général et la mission de Starling en particulier posent des défis. Il reste à voir si les technologies de communication, de navigation et d’autonomie sont suffisamment avancées pour les opérations en essaim. La NASA a l’intention de le découvrir au cours de la mission Starling de six mois grâce à une série d’expériences.

groupe d’expériences

Le premier est une expérience de réseau mobile dédiée. Les gestionnaires de tâches de Starling testeront si les cubes à six unités peuvent créer et maintenir un réseau de communication dynamique.

« Si un satellite est hors de portée ou tombe en panne, comment pouvez-vous vous assurer que le réseau répond toujours à un certain niveau de fiabilité et de débit ? Des liaisons entre satellites sur la bande S. » « C’est ce que nous essayons de résoudre ici avec Nasa. »

La prochaine étape est l’expérience optique de vol en formation Starlink, alias StarFOX. Les satellites Starling s’appuieront sur des trackers stellaires pour passer à différentes configurations et éviter les collisions.

« Pour la première fois, nous donnerons à un essaim la possibilité de naviguer de manière autonome dans l’espace sans GPS, en utilisant les caméras intégrées dans ces quatre cubes de pointage », a déclaré Simon D’Amico, qui dirige le Space Rendezvous Laboratory de l’Université de Stanford. « En partageant et en traitant les mesures de ces caméras, nous pouvons déterminer les orbites de tous les engins spatiaux. »

La troisième démo, Reconfiguration and Onboard Orbit Maintenance Experiments (ROMEO), testera si les satellites Starling peuvent manœuvrer de manière indépendante pour atteindre leurs objectifs.

« Des manœuvres autonomes coordonnées seront nécessaires pour les futures tours et essaims où les retards de communication et les limitations de bande passante rendent le contrôle au sol impossible », a déclaré Austin Propp, directeur de la technologie chez Emergent Space Technologies. « ROMEO intègre les produits logiciels de vol Autopilot et Navigator pour démontrer la rétention de station autonome et la reconfiguration de l’escadron Starling. »

Alors que les satellites Starling effectueront des opérations indépendantes en orbite, L3Harris Technologies exploitera une variété de programmes de planification de la dynamique de vol au sol.

« Le logiciel de planification au sol est une référence pour la performance des satellites autonomes dans ce type de scénario de test », a déclaré Pravin Kurian, directeur général de L3Harris pour Space Excellence.

La dernière expérience de Starling, Distributed Spacecraft Independence, s’appuie sur l’intelligence artificielle pour élaborer des plans basés sur des observations ionosphériques. Avec des récepteurs GPS, les satellites Starling surveilleront la densité de l’ionosphère et se déplaceront pour continuer à explorer des zones de densité particulièrement élevée ou faible. Cannon a déclaré que les satellites Starling « ajusteraient automatiquement leurs techniques de mesure afin de tirer parti de leurs positions relatives ».

tournage

La mission Starling devrait être lancée plus tard cette année depuis la base de la force spatiale de Vandenberg en Californie, à bord d’une fusée Firefly Aerospace Alpha. Le lancement, ainsi que sept autres missions Cubesat, est une démonstration des services de lancement de la classe Venture de la NASA.

Cependant, Firefly prévoit d’abord de terminer le vol 2, le deuxième test de lancement orbital de la société. Firefly a tenté en septembre d’envoyer le premier vaisseau spatial Alpha en orbite, mais a échoué en raison de la panne de l’un des quatre moteurs Alpha.

Un autre vol d’essai orbital est prévu en juillet. Après cela, la société « ira aussi vite que possible » vers le lancement de la NASA, a déclaré Kim Jennett, directeur marketing de Firefly.

Pour Firefly, Starling est « très important pour développer un partenariat à long terme avec la NASA », a déclaré le PDG de Firefly, Tom Markusic. « Nous sommes très fiers de faire partie de ce programme. »

Lorsque les satellites seront en orbite, Blue Canyon Technologies, une filiale de Raytheon Technologies qui a également fabriqué les satellites Starling, fournira un soutien aux opérations de la mission.

« La mission donne à BCT l’occasion de démontrer la résilience de notre système d’exploitation de mission, de la planification au sol à la récupération et au téléchargement des plans de mission jusqu’à la livraison en temps voulu des données de mission, tout en exploitant une constellation d’engins spatiaux », a déclaré Stephanie Burke, directrice de la BCT. Programme Starling.

Cet article a été initialement publié dans le numéro de juin 2022 de SpaceNews.