La NASA continua a studiare come l’autonomia aiuterà le future esplorazioni sulla Luna, su Marte e su altri pianeti. Con l’evoluzione dell’esplorazione, un giorno i futuri sciami di veicoli spaziali “vedranno” e comunicheranno tra loro in modo autonomo, navigando verso nuove destinazioni in modo più efficiente.
Il successo dell’estensione della missione Starling della NASA , denominata Starling 1.5+, dimostra che una maggiore autonomia nelle missioni spaziali può conferire ai veicoli spaziali un grado di indipendenza più elevato, consentendo loro di prendere decisioni e coordinare le azioni senza la supervisione costante degli operatori umani. Il miglioramento di questa tecnologia apre le porte alla gestione di sciami di veicoli spaziali più lontani dalla Terra, come sulla Luna o su Marte, dove le comunicazioni sono limitate e l’autonomia potrebbe svolgere un ruolo fondamentale.
Promuovere la comunicazione autonoma
Migliorare il controllo autonomo dello sciame Starling era uno degli obiettivi principali della missione estesa. Quest’estate, lo sciame ha testato una versione aggiornata del software Distributed Spacecraft Autonomy (DSA) , che distribuisce responsabilità e processi decisionali autonomi all’interno dello sciame.
Gli operatori hanno permesso allo sciame di utilizzare le loro radio crosslink per segnalare quando un membro dello sciame notava picchi nella densità del plasma nella ionosfera terrestre. Quando una sonda spaziale osservava questo cambiamento, la sua radio veniva attivata per comunicare i dati al resto dello sciame. Una volta in comunicazione, lo sciame avrebbe sviluppato autonomamente un piano di osservazione collaborativo.
“Conferire al sistema l’autorità di controllare l’hardware è stato un altro modo per testarne l’autonomia”, ha affermato Caleb Adams, project manager del DSA presso l’Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley, in California. “Stiamo continuando a integrare questo software in altri sistemi per conferire allo sciame un’autonomia più distribuita”.
Per testare ulteriormente la capacità di DSA di migliorare le operazioni collaborative, il team ha testato le capacità dello sciame di trasferire file di grandi dimensioni. Utilizzando un metodo ispirato alla tecnologia torrent, che suddivide i dati in blocchi più piccoli e li distribuisce all’interno dello sciame per consentire una condivisione più rapida dei file, lo sciame è stato in grado di ricevere e condividere file di grandi dimensioni, effettuare aggiornamenti software autonomi, controllare e verificare le informazioni, scambiare dati ed eseguire altre operazioni in modo più efficiente.
Le operazioni autonome del software DSA erano supportate da un linguaggio di controllo reattivo che consentiva ai veicoli spaziali di operare in modo autonomo sulla base di comandi predefiniti. Dare allo sciame la capacità di prendere decisioni ed eseguire compiti complessi in modo indipendente riduceva la necessità per i veicoli spaziali di attendere comandi dalla Terra, aprendo le porte alle operazioni di sciame nello spazio profondo.
Uno sguardo al quartiere orbitale
Gli sciami di veicoli spaziali devono mantenere la consapevolezza di ogni veicolo spaziale all’interno del loro gruppo, così come dell’ambiente orbitale circostante. L’esperimento StarFOX a bordo di Starling 1.0 ha utilizzato inseguitori stellari commerciali a basso costo per identificare e tracciare i singoli veicoli spaziali che compongono lo sciame. Nell’esperimento ampliato Starling 1.5+, il team ha anche lavorato per identificare e tracciare altri veicoli spaziali e oggetti catalogati. L’esperimento includeva il tracciamento e la generazione di stime orbitali dei “vicini orbitali” dello sciame, una capacità fondamentale per manovre più autonome in ambienti trafficati come l’orbita terrestre bassa e oltre.
L’esperimento ampliato ha utilizzato autoNGC, un nuovo software progettato dai ricercatori del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. Il software fornisce funzioni di navigazione, guida e controllo a bordo e può proiettare traiettorie orbitali, fornendo manovre di propulsione mirate per regolare autonomamente le orbite. Utilizzati insieme, StarFOX e autoNGC hanno fornito allo sciame di Starling una migliore consapevolezza dell’ambiente circostante e un maggiore controllo autonomo sulle orbite e sulle manovre.
“Con StarFOX, uno sciame può vedere se stesso e gli oggetti circostanti, e con autoNGC, può pianificare manovre per evitare quegli oggetti in modo autonomo”, ha affermato Nathan Benz, project manager di Starling 1.5+ presso il NASA Ames. “Stiamo riunendo tutti questi sistemi per completarli a vicenda”.
Collegamento di operazioni autonome
Il successo dell’esperimento Starling 1.5+ apre la strada a un futuro in cui sciami di veicoli spaziali opereranno con maggiore autonomia, utilizzando tecnologie combinate che consentiranno la navigazione, il funzionamento e la gestione del sistema senza un costante intervento umano.
Mentre lo sciame di Starling continua a testare operazioni autonome, la NASA sta aprendo la strada a future missioni a supporto dell’esplorazione umana sulla Luna e su Marte, ampliando al contempo la nostra comprensione dell’universo.
