Caros Leitores;
A missão Starling da NASA testará novas tecnologias para navegação autônoma em quatro CubeSats em órbita baixa da Terra.
Créditos: Blue Canyon Technologies/NASA
Uma missão Multi-CubeSat para demonstrar tecnologias autônomas de enxame.
A missão Starling da NASA está avançando na prontidão de várias tecnologias para grupos cooperativos de naves espaciais – também conhecidas como missões distribuídas, clusters ou enxames. Starling demonstrará tecnologias para permitir a coleta de dados científicos multiponto por várias pequenas espaçonaves voando em enxames. A missão de seis meses usará quatro CubeSats em órbita baixa da Terra para testar quatro tecnologias que permitem que as espaçonaves operem de maneira sincronizada sem recursos do solo. As tecnologias avançarão os seguintes recursos.
- Planejamento e execução de manobras de enxame
- Rede de comunicações
- navegação relativa
- Coordenação autônoma entre espaçonaves
A missão Starling testará se as tecnologias funcionam conforme o esperado, quais são suas limitações e quais desenvolvimentos ainda são necessários para que os enxames de CubeSat sejam bem-sucedidos.
Maior autonomia aumenta a viabilidade da missão do enxame
Espaçonaves distribuídas são vantajosas porque podem agir em uníssono para atingir os objetivos. A incorporação da autonomia permite que essas missões atuem cooperativamente com o mínimo de supervisão do terreno. A autonomia garante que uma missão continue a ser executada durante os períodos em que as comunicações com uma espaçonave do solo estão temporariamente indisponíveis devido à distância ou localização. Os enxames de espaçonaves operando a grandes distâncias da Terra devem agir de forma mais autônoma devido aos atrasos na comunicação com as estações terrestres terrestres.
O agrupamento de satélites em um enxame requer planejamento e execução de múltiplas manobras para cada espaçonave. Gerenciar essas operações a partir do solo torna-se impraticável à medida que o tamanho do enxame aumenta ou o atraso na comunicação com a espaçonave aumenta. A missão Starling testará tecnologias que tradicionalmente executam operações terrestres, mas agora foram alteradas para operar a bordo da espaçonave.
Ter a espaçonave em um enxame operando de forma autônoma é essencial para tornar as missões de espaçonaves distribuídas acessíveis e altamente escaláveis. Starling é um primeiro passo no desenvolvimento desta nova arquitetura de missão que poderia eventualmente permitir enxames autônomos de muitas espaçonaves e a distâncias maiores da Terra.
Demonstrações da Tecnologia Starling
Os quatro CubeSats de 6 unidades (cada um do tamanho de duas caixas de cereal empilhadas) voarão em uma órbita sincronizada com o Sol a mais de 300 milhas acima da Terra e a não mais de 170 milhas uma da outra. A espaçonave voará em duas formações. Primeiro, eles começarão em linha, ou em sequência, como um colar de pérolas. Em seguida, o CubeSats sairá da configuração do trem e entrará em um conjunto de órbitas relativas estáveis conhecidas como elipses de segurança passiva.
- Experimentos de reconfiguração e manutenção de órbita a bordo (ROMEO): Em cada fase, o software de controle de vôo do cluster operará inicialmente no modo de sombra, planejando manobras de forma autônoma enquanto os CubeSats são controlados do solo. Uma vez validado, o ROMEO demonstrará a execução de manobras de manutenção de enxame a bordo da espaçonave sem intervenção no solo. O desempenho dessas manobras será então avaliado.
- Mobile Ad-hoc Network (MANET): Os CubeSats serão capazes de se comunicar uns com os outros através de rádios/antenas crosslink de banda S bidirecional, adaptando um protocolo de rede baseado em terra para comunicação espacial confiável em qualquer nó de espaçonave dentro do enxame. Se um nodo de comunicação da espaçonave falhar, a rota de comunicação se reconfigura automaticamente para manter a capacidade total de comunicação para o enxame operacional restante de espaçonaves.
- Experimento Óptico de Voo de Formação Starling (StarFOX): Usando rastreadores estelares comerciais, que são câmeras a bordo que medem a posição das estrelas, cada espaçonave determina sua própria orientação em relação às estrelas. Um algoritmo de navegação avançado utiliza esses dados de orientação e imagens do rastreador de estrelas para detectar e rastrear visualmente as outras três espaçonaves dentro do enxame para realizar testes de conhecimento de posição relativa. O objetivo é que cada espaçonave obtenha consciência a bordo de sua localização, bem como da localização das outras três espaçonaves.
- Autonomia Distribuída de Naves Espaciais (DSA): Este experimento demonstrará o monitoramento autônomo da ionosfera da Terra, a camada entre nossa atmosfera e o início do espaço, com um enxame de espaçonaves. Isso é uma medida representativa para demonstrar operações reativas autônomas para futuras missões. Os receptores GPS de banda dupla da Starling são usados para medir a densidade das regiões atmosféricas. Cada espaçonave Starling em órbita muda constantemente de posição em relação ao fenômeno atmosférico e aos satélites GPS. Portanto, a fonte de informação mais interessante muda ao longo do tempo, exigindo mudanças na estratégia de monitoramento em resposta às observações. O software de bordo do DSA coordenará autonomamente a seleção dos melhores sinais de GPS, em todas as espaçonaves Starling, para capturar com precisão as regiões de maior ou menor densidade ionosférica. Isso é feito primeiro compartilhando informações pela rede de crosslink para manter um estado consistente e, em seguida, selecionando os sinais de GPS para priorizar e compartilhar no futuro. A capacidade de avaliar os dados à medida que são coletados, equilibrar observações promissoras com cobertura para garantir que outras informações interessantes não sejam perdidas e coordenar medições de forma autônoma é uma tecnologia capacitadora para futuras missões científicas.
Benefícios adicionais
É importante observar que, embora Starling esteja sendo testado em órbita baixa da Terra, as tecnologias também se aplicam a aplicações no espaço profundo. No futuro, enxames semelhantes a constelações de CubeSats operando de forma autônoma poderiam fornecer à NASA e missões comerciais no espaço profundo serviços de navegação semelhantes ao GPS e relés de comunicação fornecidos pela rede de satélites de comunicação da Terra. As espaçonaves distribuídas também podem trabalhar juntas para coletar dados científicos de vários pontos e se preparar para missões de exploração, posicionando várias espaçonaves pequenas para funcionar como um instrumento de observação muito grande. Isso poderia apoiar a identificação de recursos para presença de longo prazo na Lua. Outro exemplo desse trabalho cooperativo pode incluir telescópios montados em várias pequenas espaçonaves e treinados em um alvo de observação específico,
Fatos rápidos:
- Os quatro CubeSats estarão em uma órbita sincronizada com o Sol ao redor da Terra. As órbitas sincronizadas com o sol são órbitas quase polares que permitem que um satélite veja consistentemente a mesma quantidade de luz solar em cada órbita e, portanto, gere a mesma quantidade de energia com seus painéis solares.
- Uma órbita polar é aquela em que o satélite passa perto de ambos os pólos. As órbitas polares permitem que o enxame Starling obtenha cobertura global completa em várias órbitas, permitindo que a carga útil do DSA tenha a melhor oportunidade para detectar fenômenos atmosféricos e demonstrar a capacidade de reagir autonomamente aos dados coletados no ambiente espacial.
- Todas as quatro espaçonaves Starling testarão as tecnologias para demonstrar seu desempenho dentro do enxame. Por exemplo, para testar a tecnologia de rede MANET, todas as quatro espaçonaves participarão, cada uma com seu próprio conjunto de rádios crosslink.
- Starling está planejado para ser lançado antes de 14 de julho de 2023 do Rocket Lab Launch Complex 1 em Mahia, Nova Zelândia.
Parceiros:
- O programa Small Spacecraft Technology da NASA dentro do Space Technology Mission Directorate financia e gerencia a missão Starling.
- O Ames Research Center da NASA no Vale do Silício, Califórnia, lidera o projeto Starling, fornecendo aviônicos e software de carga útil, integração e teste de espaçonaves e operações de missão.
- A Blue Canyon Technologies de Boulder, Colorado, está projetando e fabricando os ônibus espaciais e fornecendo suporte às operações da missão.
- A Emergent Space Technologies de Laurel, Maryland, está fornecendo o software de aplicativo de voo em cluster para o ROMEO.
- CesiumAstro de Austin, Texas, está fornecendo os rádios e antenas crosslink para o experimento MANET.
- O Space Rendezvous Lab da Universidade de Stanford em Stanford, Califórnia, está desenvolvendo o experimento StarFOX.
- O programa Game Changing Development da NASA dentro do Space Technology Mission Directorate fornece financiamento para o experimento DSA.
- A Rocket Lab USA, Inc., de Long Beach, Califórnia, está fornecendo serviços de lançamento e integração.
- A L3Harris Technologies, Inc., de Melbourne, Flórida, está fornecendo suporte de software de solo para navegação de espaçonaves e planejamento de manobras.
Saber mais:
- Enxames de satélites para a ciência 'crescer' na NASA Ames
- O que são SmallSats e CubeSats?
- Resumo do Projeto TechPort para a demonstração da tecnologia Starling da NASA.
Para investigadores:
- Os investigadores interessados em oportunidades de financiamento com o programa SST devem visitar o site do programa .
- Para consultas técnicas sobre Starling, entre em contato: arc-sst@mail.nasa.gov
Para mídia de notícias:
Os membros da mídia de notícias interessados em cobrir este tópico devem entrar em contato com a redação da NASA Ames .
Fonte: NASA / Editora: Loura Hal / Publicação atualizada 29-06-2023
https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/small_spacecraft/starling/
Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas” e "Conhecendo a Energia produzida no Sol".
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras.
Acesse abaxo, os links das
Livrarias>
Nenhum comentário:
Postar um comentário