Outonome satelliete: Die outonome vloot van ruimteverkenners

• Author:
• Author naam

  Quantumrun Foresight
• Desember 23, 2022

Insig opsomming

Klein satelliete het geweldige prestasies behaal, wat wissel van asteroïdemonitering tot data-insameling. Toenemende begrotingsbeperkings het egter daartoe gelei dat wetenskaplikes na alternatiewe, kostedoeltreffende oplossings vir satelliete soek, insluitend selfstuur en energiebesparing. Die langtermyn-implikasies van die ontwikkeling van outonome satelliete kan beter verkenningsmissies na ander planete en doeltreffende bestuur van ruimterommel insluit.

Outonome satellietkonteks

Volgens 'n studie deur die Nederland-gebaseerde Delft Universiteit van Tegnologie, word klein satelliete tipies gedefinieer as ruimtetuie met 'n massa van 500 kilogram (kg) of minder. Hierdie modelle sluit minisatelliete (100-500 kg), mikrosatelliete (10-100 kg), nanosatelliete (1-10 kg), pikosatelliete (0.1-1 kg) en femtosatelliete (0.01-0.1 kg) in. Die sukseskoers van satellietsendings het toegeneem as gevolg van vooruitgang in miniaturiseringstegnologie. Gevolglik stel meer universiteitsgroepe, maatskappye en ruimte-agentskappe klein satellietsendings vir wetenskaplike navorsing voor.

Verskeie probleme kan egter die bestuur van klein satellietbedrywighede vanaf 'n grondstasie moeilik maak. Hierdie uitdagings sluit in die opspoor van veelvuldige ruimtetuie gelyktydig met beperkte hulpbronne, die verhoging van missies met nog minder opsporingsbronne beskikbaar, en krag- en bedryfskoste vir hierdie sendingspanne. 

Met hierdie uitdagings in gedagte, fokus wetenskaplikes op outonome stelsels. Navigasiestelsels sal die meeste baat by outonomie, aangesien hierdie stelsels gevestig is op grondgebaseerde opsporing van radiometriese waarneembare voorwerpe (wat in wese 'n ruimtetuig se posisie en snelheid deur radioseine skat). Daarbenewens word die beheer van 'n ruimtetuig gewoonlik gedoen deur opdragte wat vanaf grondstasies gestuur word, dikwels onderhewig aan vertragings; outonome stelsels kan sulke beperkings vermy en vinniger op struikelblokke reageer.

Ontwrigtende impak

Outonomie het die potensiaal om missiekoste te verminder of prestasie te verhoog deur minimale gebruik van grondbedrywighede of hardeware. Alternatiewelik kan die ruimtetuig 'n spesifieke taak vinniger verrig as 'n grondgebaseerde stelsel as dit onafhanklik die ruimte kan navigeer en inligting kan versamel. Ook kan take soos die versameling van monsters slegs met outonomie bereik word, veral in diepruimtenavorsing. 

Outonome navigasie is op verskeie diepruimtemissies gebruik, insluitend Deep Space 1, STARDUST en Deep Impact. Hierdie verkennings is ondersteun deur die Jet Propulsion Laboratory se outonome optiese stelsel (AutoNAV) en SMART-1, ontwikkel deur die Amerikaanse nasionale lugvaart- en ruimte-administrasie (NASA). Hierdie missies het hoofsaaklik optiese navigasie gebruik, wat sensors gebruik om 'n ruimtetuig se posisie, snelheid en ander toestande in verhouding tot teikenliggame te bereken.

Verskeie eksperimente is aan die gang om selfstuursatelliete meer onafhanklik en veelsydig te maak. Byvoorbeeld, in 2022 het die Amerikaanse vlootnavorsingslaboratorium 'n plan begin ontwikkel om satelliete wat uit diens gestel is in staat te stel om terug na die aarde te stuur en ruimte-rommel skoon te maak. Die voorstel stel voor dat nuwe satelliete toegerus word met dun "naelstringe", ongeveer een kilometer lank. Deur 'n elektriese stroom deur die koord te laat loop, kan die satelliet dan sy elektriese veld en die aarde se magnetiese veld gebruik om homself terug te lei in plaas daarvan om lukraak te stort.

Intussen, in 2019, was SpaceX se Starlink-satelliete die eerste modelle wat gelanseer is wat outonoom botsings met ander wentelende voorwerpe kan vermy. By ontvangs van 'n waarskuwing vir een van sy Starlinks, sal SpaceX onmiddellik die inligting na die satelliet stuur sodat dit gepas deur elektriese stuwers kan ontduik.

Implikasies van outonome satelliete

Wyer implikasies van outonome satelliete kan die volgende insluit: 

• Verkenningsmissies na nabygeleë planete en die maan is semi- of ten volle outonoom, wat bedryfskoste verlaag.
• Ruimte-internetsatelliete wat in staat is om botsings te vermy, wat deurslaggewend is vir die toenemend oorvol lae-aarde-baan (LEO).
• Universiteite en ander openbare navorsingsorganisasies wat hul ruimte-minisatellietverkennings teen al hoe laer koste kan uitvoer.
• Ruimte-agentskappe wat meer outonome stelsels ontwikkel om langtermynverkennings en kolonie-vestiging te ondersteun.
• Verdryf die hoeveelheid ruimterommel van satellietbotsings. Hierdie neiging kan ruimtebesoedeling en vermorsing tot die minimum beperk.
• Verhoogde doeltreffendheid in satellietgebaseerde aardwaarneming, wat intydse monitering en bestuur van omgewings- en stedelike veranderinge verbeter.
• Verbeterde betroubaarheid en verminderde latency in globale kommunikasienetwerke, wat veral afgeleë en onderbediende streke bevoordeel.
• Regerings neem nuwe regulatoriese raamwerke aan om die verkeer van outonome satelliete te bestuur, om veilige en volhoubare ruimtebedrywighede te verseker.

Vrae om te oorweeg

• Wat is die ander potensiële voordele van selfbesturende satelliete en ruimtetuie?
• Hoe dink jy gaan hierdie tegnologie ruimte-ontdekkings versnel?