ناوبری ماهوارهها بدون GPS یکی از چالشهای مهم در مأموریتهای فضایی آینده است؛ زیرا سیگنالهای GPS در فاصلههای دور از زمین، مانند اطراف ماه یا فضای عمیق، همیشه قابل اعتماد نیستند. ناسا در مأموریت Starling موفق شده فناوری جدیدی را آزمایش کند که به ماهوارهها اجازه میدهد با استفاده از اجرام موجود در مدار، موقعیت خود را تعیین کنند و وابستگی کمتری به سامانههای زمینی داشته باشند.
این فناوری که FALCON نام دارد، گامی مهم برای ساخت فضاپیماهای مستقلتر محسوب میشود و میتواند در مأموریتهای آینده به ماه، مریخ و پروژههای علمی پیچیدهتر مورد استفاده قرار گیرد.
ناوبری ماهوارهها بدون GPS با کمک اجرام فضایی
بیشتر ماهوارههای امروزی برای تعیین موقعیت خود از GPS استفاده میکنند، اما این سیستم در مناطق دورتر از زمین محدودیت دارد. برای حل این مشکل، ناسا و شرکت EraDrive فناوری FALCON را توسعه دادهاند.
این سامانه با ترکیب نرمافزار پروازی Era-Core، الگوریتمهای محاسباتی و دوربینهای موجود در ماهواره Starling، میتواند اجرام اطراف خود را شناسایی کند و از آنها بهعنوان نقاط مرجع برای محاسبه موقعیت استفاده کند.
در این روش، ماهواره دیگر فقط به سیگنالهای ارسالشده از زمین وابسته نیست، بلکه میتواند با مشاهده محیط اطراف خود، مسیر و موقعیتش را بهتر مشخص کند.
ناوبری ماهوارهها بدون GPS؛ استفاده از ماهوارهها و زبالههای فضایی بهعنوان نشانه
یکی از بخشهای مهم آزمایش FALCON، استفاده از دوربینهای رهگیر ستارهای موجود در ماهواره Starling بود. این دوربینها معمولاً برای تشخیص ستارهها و تعیین جهت فضاپیما استفاده میشوند، اما ناسا از قابلیت آنها برای شناسایی دیگر اجرام فضایی نیز بهره گرفت.
در این آزمایش، تصاویر ثبتشده از ماهوارهها و زبالههای فضایی با یک فهرست از اجرام شناختهشده در مدار مقایسه شد. پس از شناسایی این اجرام، سامانه توانست از آنها برای محاسبه مدار و موقعیت Starling استفاده کند.
محققان همچنین فهرستی شامل حدود ۲۰ هزار جرم فضایی و مدارهای پیشبینیشده آنها را در اختیار سیستم قرار دادند. FALCON با مقایسه دادههای این فهرست با مشاهدات دوربینها، توانست موقعیت بیش از ۲۰۰ جرم فضایی را طی سه روز بدون دخالت اپراتورهای زمینی دقیقتر کند.
ناوبری ماهوارهها بدون GPS؛ فناوری FALCON چه اهمیتی برای آینده فضایی دارد؟
موفقیت این آزمایش، یک پیشرفت مهم در زمینه ناوبری ماهوارهها بدون GPS محسوب میشود. این فناوری میتواند در آینده برای شبکههایی از ماهوارهها که در اطراف ماه یا مریخ فعالیت میکنند، کاربرد داشته باشد.
در مأموریتهای پیچیده فضایی، چندین فضاپیما ممکن است نیاز داشته باشند موقعیت خود را با دقت بالا هماهنگ کنند. توانایی تعیین موقعیت بهصورت مستقل میتواند به انجام بهتر تحقیقات علمی، مدیریت ترافیک فضایی و کاهش خطر برخورد میان اجرام مداری کمک کند.
همچنین، در مأموریتهایی که ارتباط با زمین دشوار است، سیستمهای خودکار مانند FALCON میتوانند آزادی عمل بیشتری به فضاپیماها بدهند.
ناوبری ماهوارهها بدون GPS؛ ساخت ماهوارههای مستقلتر با کمک هوش نرمافزاری
مأموریت Starling که در سال ۲۰۲۳ پرتاب شد، بستری برای آزمایش فناوریهای پیشرفته در زمینه خودکارسازی ماهوارهها فراهم کرده است. ناسا قصد دارد در ادامه، آزمایش FALCON را گسترش دهد تا چهار فضاپیمای این مأموریت بتوانند اطلاعات موقعیتی خود را با یکدیگر به اشتراک بگذارند و دقت ناوبری را افزایش دهند.
این پروژه همچنین نمونهای از همکاری ناسا با شرکتهای فناوری فضایی خصوصی است. فناوریای که ابتدا در قالب یک برنامه دانشگاهی توسعه یافت، اکنون توسط EraDrive برای استفاده گستردهتر تجاری در حال توسعه است.
آینده ناوبری در فضا
با افزایش تعداد ماهوارهها و برنامههای فضایی جدید، نیاز به روشهای دقیقتر و مستقلتر برای تعیین موقعیت بیشتر شده است. ناوبری ماهوارهها بدون GPS میتواند یکی از راهکارهای مهم برای نسل آینده فضاپیماها باشد؛ فضاپیماهایی که قادرند محیط اطراف خود را بهتر درک کنند، تصمیمهای مستقلتری بگیرند و در فاصلههای دور از زمین نیز با اطمینان بیشتری حرکت کنند.
