Автономни сателити: Автономна флота на вселенски истражувачи

• автор:
• име на авторот

  Quantumrun Foresight
• Декември 23, 2022

Резиме на увид

Малите сателити постигнаа огромни достигнувања, почнувајќи од следење на астероиди до собирање податоци. Сепак, зголемените буџетски ограничувања доведоа до научниците да бараат алтернативни, економични решенија за сателитите, вклучувајќи самоуправување и заштеда на енергија. Долгорочните импликации од развојот на автономни сателити би можеле да вклучат подобри истражувачки мисии на други планети и ефикасно управување со вселенскиот отпад.

Контекст на автономни сателити

Според студијата на Универзитетот за технологија Делфт со седиште во Холандија, малите сателити обично се дефинираат како вселенски летала со маса од 500 килограми (кг) или помалку. Овие модели вклучуваат минисателити (100-500 кг), микросателити (10-100 кг), наносателити (1-10 кг), пикосателити (0.1-1 кг) и фемтосателити (0.01-0.1 кг). Стапката на успех на сателитски мисии е зголемена поради напредокот во технологијата за минијатуризација. Како резултат на тоа, повеќе универзитетски групи, компании и вселенски агенции предлагаат мали сателитски мисии за научно истражување.

Сепак, неколку прашања може да го отежнат управувањето со мали сателитски операции од копнена станица. Овие предизвици вклучуваат следење на повеќе вселенски летала истовремено со ограничени ресурси, зголемување на мисиите со уште помалку достапни извори за следење и трошоци за енергија и оперативни трошоци за овие тимови на мисијата. 

Имајќи ги предвид овие предизвици, научниците се фокусираат на автономни системи. Системите за навигација најмногу би имале корист од автономијата бидејќи овие системи се воспоставени на копно следење на радиометриските набљудувачи (во суштина ја проценуваат позицијата и брзината на вселенското летало преку радио сигнали). Дополнително, контролирањето на вселенското летало обично се врши преку команди испратени од копнените станици, честопати предмет на доцнење; автономните системи би можеле да ги избегнат таквите ограничувања и побрзо да одговорат на пречките.

Нарушувачко влијание

Автономијата има потенцијал да ги намали трошоците за мисијата или да ги зголеми перформансите преку минимална употреба на копнени операции или хардвер. Алтернативно, леталото може да изврши одредена задача побрзо од копнениот систем ако може самостојно да се движи во вселената и да собира информации. Исто така, задачите како што се собирање примероци може да се остварат само со автономија, особено во истражувањето во длабоката вселена. 

Автономната навигација е користена во неколку мисии во длабоката вселена, вклучувајќи ги Deep Space 1, STARDUST и Deep Impact. Овие истражувања беа поддржани од автономниот оптички систем на лабораторијата за млазен погон (AutoNAV) и SMART-1, развиен од американската Национална аеронаутичка и вселенска администрација (NASA). Овие мисии првенствено користеле оптичка навигација, која користи сензори за пресметување на позицијата, брзината и другите состојби на вселенското летало во однос на целните тела.

Во тек се неколку експерименти за да се направат самоуправувачките сателити понезависни и разновидни. На пример, во 2022 година, Американската поморска истражувачка лабораторија започна да развива план за да им овозможи на деактивираните сателити да се насочат назад кон Земјата и да го исчистат вселенскиот неред. Предлогот сугерира новите сателити да бидат опремени со тенки „папочни врвки“, долги околу еден километар. Со пуштање електрична струја низ кабелот, сателитот потоа би можел да го искористи своето електрично поле и магнетното поле на Земјата за да се врати назад надолу наместо случајно да се урива.

Во меѓувреме, во 2019 година, сателитите Starlink на SpaceX беа првите модели што лансираа што можат автономно да избегнат судири со други објекти кои орбитираат. Откако ќе добие предупредување за еден од своите Starlinks, SpaceX веднаш ќе ги испрати информациите до сателитот за да може соодветно да избегне преку електричните погони.

Импликации на автономните сателити

Пошироките импликации на автономните сателити може да вклучуваат: 

• Истражувачките мисии на блиските планети и Месечината е полу-или целосно автономна, што ги намалува оперативните трошоци.
• Вселенските интернет сателити можат да избегнат судири, што е клучно за сè попреполната ниска орбита на Земјата (LEO).
• Универзитетите и другите јавни истражувачки организации можат да ги спроведат своите вселенски минисателитски истражувања по сè пониски трошоци.
• Вселенските агенции развиваат повеќе автономни системи за поддршка на долгорочни истражувања и воспоставување колонии.
• Намалување на количината на вселенски отпад од судири на сателити. Овој тренд може да ја минимизира контаминацијата и отпадот на просторот.
• Зголемена ефикасност во набљудувањето на Земјата базирано на сателит, подобрување на следењето и управувањето во реално време на промените во животната средина и урбаните средини.
• Зголемена доверливост и намалена доцнење во глобалните комуникациски мрежи, особено во корист на оддалечените и недоволно опслужените региони.
• Владите усвојуваат нови регулаторни рамки за управување со сообраќајот на автономните сателити, обезбедувајќи безбедни и одржливи вселенски операции.

Прашања што треба да се разгледаат

• Кои се другите потенцијални придобивки од сателитите и вселенските летала самоуправувачки?
• Што мислите, како оваа технологија ќе ги забрза вселенските откритија?