La NASA se prepara para lanzar Starling, su primer enjambre de satélites. En lugar de comunicarse directamente con los cuatro cubesats de Starling, los operadores de la misión enviarán instrucciones al enjambre como una sola entidad.
Si tienen éxito, «los enjambres tienen el potencial de revolucionar la forma en que hacemos ciencia», dijo Howard Cannon, gerente del proyecto Starling de la NASA en el Centro de Investigación Ames de la NASA. “En lugar de tener una nave espacial monolítica de la que dependa para operar correctamente, puede tener varias naves espaciales más pequeñas que son más baratas”.
Los enjambres también ofrecen a la NASA la oportunidad de recopilar datos científicos de múltiples ubicaciones con mucho menos manejo que las constelaciones tradicionales.
HelioSwarm, por ejemplo, es una misión de $250 millones que la NASA planea lanzar en 2028 para estudiar la turbulencia del viento solar con nueve satélites. Los administradores de la misión HelioSwarm se comunicarán con el satélite central construido por Northrop Grumman, que coordinará las operaciones de ocho naves espaciales más pequeñas construidas por Blue Canyon Technologies.
«Las nueve naves espaciales de HelioSwarm forman un observatorio para proporcionar las primeras observaciones multiescala simultáneas en el viento solar necesarias para comprender la turbulencia del plasma espacial», dijo Harlan Spence, investigador principal de HelioSwarm y director del Instituto para el Estudio de la Tierra, los Océanos y la Tierra de la Universidad de New Hampshire. Espacio, dijo vía correo electrónico. «La turbulencia es inherentemente un proceso de múltiples escalas y estos diversos tamaños de escala deben muestrearse simultáneamente para comprender cómo se transporta la energía».
A pesar de la promesa, los enjambres en general y la búsqueda de Starling específicamente presentan desafíos. Queda por ver si las tecnologías de comunicación, navegación y autonomía son lo suficientemente avanzadas para las operaciones de enjambre. La NASA tiene la intención de averiguarlo durante la misión Starling de seis meses con una serie de experimentos.
LÍNEA DE EXPERIMENTOS
El primero es el experimento de red móvil ad-hoc. Los administradores de la misión Starling probarán si los cubesats de seis unidades pueden establecer y mantener una red de comunicación dinámica.
«Si uno de los satélites se sale del alcance o falla, ¿cómo se asegura de que la red aún cumpla con un cierto nivel de confiabilidad y rendimiento?» preguntó Shey Sabripour, fundadora y directora ejecutiva de CesiumAstro, que proporciona radios definidas por software de Starling con Enlaces interestatales de banda S. «Eso es lo que estamos tratando de resolver aquí con la NASA».
El siguiente paso es el experimento de vuelo en formación Starlink, conocido como StarFOX. Los satélites Starling se basarán en rastreadores de estrellas para moverse en varias formaciones y evitar colisiones.
«Por primera vez, le daremos a un enjambre la capacidad de navegar por el espacio de forma autónoma sin GPS, usando solo cámaras integradas en estos cuatro cubesats que se apuntan entre sí», dijo Simone D’Amico, quien dirige el Laboratorio de Encuentro Espacial en la Universidad de Stanford. «Al intercambiar y procesar estas mediciones de la cámara, podemos determinar las órbitas de todas las naves espaciales».
La tercera demostración, Experimentos de mantenimiento de órbita y reconfiguración a bordo (ROMEO), probará si los satélites Starling pueden maniobrar de forma autónoma para lograr sus objetivos.
“Las maniobras autónomas coordinadas serán necesarias para futuras constelaciones y enjambres, donde los retrasos en las comunicaciones y las limitaciones de ancho de banda hacen que el control terrestre sea poco práctico”, dijo Austin Probe, director de tecnología de Emergent Space Technologies. “ROMEO está integrando nuestros productos de software de vuelo Autopilot y Navigator para demostrar el mantenimiento autónomo de la estación y la reconfiguración del enjambre Starling”.
Mientras que los satélites Starling realizan operaciones autónomas en órbita, L3Harris Technologies ejecutará una variación de su software de planificación de dinámica de vuelo en tierra.
“El software de planificación terrestre es un punto de referencia para ver cómo funcionan los satélites autónomos en este tipo de escenario de prueba”, dijo Praveen Kurian, gerente general de superioridad espacial de L3Harris.
El experimento final de Starling, Distributed Spacecraft Autonomy, se basa en la inteligencia artificial para hacer planes basados en observaciones ionosféricas. Con los receptores GPS, los satélites Starling monitorearán la densidad ionosférica y se moverán para explorar más regiones de densidad particularmente alta o baja. Los satélites Starling «ajustarán automáticamente sus técnicas de medición para aprovechar sus posiciones relativas», dijo Cannon.
LANZAMIENTO DE LUCIÉRNAGAS
La misión Starling está programada para lanzarse a finales de este año desde la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg, California, en un cohete Firefly Aerospace Alpha. El lanzamiento, junto con otras siete misiones cubesat, es una demostración de los servicios de lanzamiento de clase de riesgo de la NASA.
Primero, sin embargo, Firefly planea completar el Vuelo 2, el segundo lanzamiento de prueba orbital de la compañía. Firefly intentó en septiembre poner en órbita su primer Alpha, pero fracasó debido a la falla de uno de los cuatro motores del Alpha.
Otro vuelo de prueba orbital está programado para julio. Después de eso, la compañía «irá lo más rápido posible» al lanzamiento de la NASA, dijo Kim Jennett, directora de marketing de Firefly.
Para Firefly, Starling es «muy importante en el desarrollo de una asociación a largo plazo con la NASA», dijo el CEO de Firefly, Tom Markusic. “Nos sentimos muy honrados de ser parte de este programa”.
Una vez que los satélites estén en órbita, Blue Canyon Technologies, una subsidiaria de Raytheon Technologies que también fabricó los satélites Starling, apoyará las operaciones de la misión.
“La misión le da al BCT la oportunidad de demostrar la flexibilidad de nuestro sistema de operaciones de misión, desde la programación en tierra hasta la recuperación y carga de planes de misión y la entrega oportuna de datos de misión, mientras opera una constelación de naves espaciales”, dijo Stephanee Borck, gerente de la misión. Programa BCT Starling.
Este artículo apareció originalmente en la edición de junio de 2022 de la revista SpaceNews.
