Satélites autónomos: a flota autónoma de exploradores espaciais

• autor:
• nome do autor

  Previsión de Quantumrun
• Decembro 23, 2022

Resumo de insight

Os pequenos satélites lograron logros tremendos, que van desde o seguimento de asteroides ata a recollida de datos. Non obstante, o aumento das restricións orzamentarias levou aos científicos a buscar solucións alternativas e rendibles para os satélites, incluíndo a autodirección e o aforro de enerxía. As implicacións a longo prazo do desenvolvemento de satélites autónomos poderían incluír mellores misións exploratorias a outros planetas e unha xestión eficiente do lixo espacial.

Contexto de satélites autónomos

Segundo un estudo da Universidade Tecnolóxica de Delft, con sede en Holanda, os satélites pequenos adoitan definirse como naves espaciais cunha masa de 500 quilogramos (kg) ou menos. Estes modelos inclúen minisatélites (100-500 kg), microsatélites (10-100 kg), nanosatélites (1-10 kg), picosatélites (0.1-1 kg) e femtosatelites (0.01-0.1 kg). A taxa de éxito das misións de satélite aumentou debido aos avances na tecnoloxía de miniaturización. Como resultado, máis grupos universitarios, empresas e axencias espaciais propoñen pequenas misións de satélites para a investigación científica.

Non obstante, varios problemas poden dificultar a xestión de pequenas operacións de satélite desde unha estación terrestre. Estes desafíos inclúen o seguimento de varias naves espaciais simultaneamente con recursos limitados, o aumento das misións con aínda menos fontes de seguimento dispoñibles e os custos de enerxía e operativos para estes equipos de misión. 

Con estes desafíos en mente, os científicos céntranse nos sistemas autónomos. Os sistemas de navegación beneficiaríanse ao máximo da autonomía xa que estes sistemas están establecidos sobre o seguimento terrestre de observables radiométricos (estimando esencialmente a posición e a velocidade dunha nave espacial a través de sinais de radio). Ademais, o control dunha nave espacial adoita facerse mediante ordes enviadas desde estacións terrestres, moitas veces suxeitas a atrasos; sistemas autónomos poderían evitar tales limitacións e responder aos obstáculos máis rapidamente.

Impacto perturbador

A autonomía ten o potencial de reducir os custos das misións ou aumentar o rendemento mediante o uso mínimo das operacións terrestres ou do hardware. Alternativamente, a nave espacial pode realizar unha tarefa específica máis rápido que un sistema terrestre se pode navegar polo espazo de forma independente e recoller información. Ademais, tarefas como a recollida de exemplares só se poden realizar con autonomía, especialmente na investigación no espazo profundo. 

A navegación autónoma utilizouse en varias misións no espazo profundo, incluíndo Deep Space 1, STARDUST e Deep Impact. Estas exploracións foron apoiadas polo Sistema Óptico Autónomo (AutoNAV) do Jet Propulsion Laboratory e SMART-1, desenvolvido pola Administración Nacional de Aeronáutica e Espazo (NASA) dos Estados Unidos. Estas misións empregaron principalmente a navegación óptica, que utiliza sensores para calcular a posición, a velocidade e outros estados dunha nave espacial en relación cos corpos obxectivo.

Están en marcha varios experimentos para facer que os satélites de autodirección sexan máis independentes e versátiles. Por exemplo, en 2022, o Laboratorio de Investigación Naval dos Estados Unidos comezou a desenvolver un plan para permitir que os satélites desmantelados volvan cara á Terra e limpar o desorde espacial. A proposta suxire que os novos satélites estean equipados con finos "cordóns umbilicais", dun quilómetro de lonxitude. Ao pasar unha corrente eléctrica a través do cable, o satélite podería utilizar o seu campo eléctrico e o campo magnético terrestre para guiarse cara abaixo en lugar de chocar ao azar.

Mentres tanto, en 2019, os satélites Starlink de SpaceX foron os primeiros modelos en lanzarse que poden evitar de forma autónoma colisións con outros obxectos en órbita. Tras recibir unha alerta para un dos seus Starlinks, SpaceX enviará inmediatamente a información ao satélite para que poida evadir adecuadamente a través de propulsores eléctricos.

Implicacións dos satélites autónomos

As implicacións máis amplas dos satélites autónomos poden incluír: 

• As misións exploratorias a planetas próximos e á Lúa son semi ou totalmente autónomas, o que reduce os custos operativos.
• Os satélites espaciais de Internet poden evitar colisións, o que é crucial para a cada vez máis concorrida órbita terrestre baixa (LEO).
• As universidades e outras organizacións públicas de investigación poden realizar as súas exploracións de minisatélites espaciais a uns custos cada vez máis baixos.
• As axencias espaciais desenvolven sistemas máis autónomos para apoiar as exploracións a longo prazo e o establecemento de colonias.
• Diminuíndo a cantidade de restos espaciais das colisións de satélites. Esta tendencia pode minimizar a contaminación do espazo e os residuos.
• Aumento da eficiencia na observación da Terra por satélite, mellorando a vixilancia en tempo real e a xestión dos cambios ambientais e urbanos.
• Fiabilidade mellorada e reducida latencia nas redes de comunicación globais, beneficiando especialmente ás rexións remotas e pouco atendidas.
• Os gobernos adoptan novos marcos normativos para xestionar o tráfico de satélites autónomos, garantindo operacións espaciais seguras e sostibles.

Preguntas a ter en conta

• Cales son os outros beneficios potenciais dos satélites e as naves espaciais de condución autónoma?
• Como cres que esta tecnoloxía vai acelerar os descubrimentos espaciais?