Satelit autonomi: Armada autonomi penjelajah angkasa lepas

• Pengarang
• Nama pengarang

  Quantumrun Foresight
• Disember 23, 2022

Ringkasan cerapan

Satelit kecil telah membuat pencapaian yang luar biasa, dari pemantauan asteroid hingga pengumpulan data. Walau bagaimanapun, peningkatan sekatan belanjawan telah menyebabkan saintis mencari penyelesaian alternatif yang menjimatkan kos untuk satelit, termasuk pemanduan kendiri dan penjimatan tenaga. Implikasi jangka panjang membangunkan satelit autonomi boleh merangkumi misi penerokaan yang lebih baik ke planet lain dan pengurusan sampah angkasa yang cekap.

Konteks satelit autonomi

Menurut kajian oleh Universiti Teknologi Delft yang berpangkalan di Belanda, satelit kecil biasanya ditakrifkan sebagai kapal angkasa dengan jisim 500 kilogram (kg) atau kurang. Model ini termasuk minisatelit (100-500kg), mikrosatelit (10-100kg), nanosatelit (1-10 kg), picosatellites (0.1-1 kg), dan femtosatelits (0.01-0.1 kg). Kadar kejayaan misi satelit telah meningkat disebabkan oleh kemajuan dalam teknologi pengecilan. Akibatnya, lebih banyak kumpulan universiti, syarikat, dan agensi angkasa lepas mencadangkan misi satelit kecil untuk penyelidikan saintifik.

Walau bagaimanapun, beberapa isu boleh menyukarkan pengurusan operasi satelit kecil dari stesen bumi. Cabaran ini termasuk menjejaki beberapa kapal angkasa secara serentak dengan sumber yang terhad, meningkatkan misi dengan lebih sedikit sumber penjejakan tersedia, dan kos kuasa dan operasi untuk pasukan misi ini. 

Dengan mengambil kira cabaran ini, saintis memfokuskan pada sistem autonomi. Sistem navigasi akan mendapat manfaat paling banyak daripada autonomi kerana sistem ini ditubuhkan berdasarkan pengesanan radiometrik berasaskan darat (pada asasnya menganggarkan kedudukan dan halaju kapal angkasa melalui isyarat radio). Selain itu, mengawal kapal angkasa biasanya dilakukan melalui arahan yang dihantar dari stesen bumi, selalunya tertakluk kepada kelewatan; sistem autonomi boleh mengelakkan had tersebut dan bertindak balas terhadap halangan dengan lebih pantas.

Kesan yang mengganggu

Autonomi berpotensi untuk mengurangkan kos misi atau meningkatkan prestasi melalui penggunaan minimum operasi darat atau perkakasan. Sebagai alternatif, kapal angkasa boleh melakukan tugas tertentu lebih cepat daripada sistem berasaskan darat jika ia boleh menavigasi ruang dan mengumpul maklumat secara bebas. Selain itu, tugas seperti mengumpul spesimen hanya boleh dicapai dengan autonomi, terutamanya dalam penyelidikan ruang dalam. 

Navigasi autonomi telah digunakan pada beberapa misi angkasa lepas, termasuk Deep Space 1, STARDUST dan Deep Impact. Penjelajahan ini disokong oleh Sistem Optik Autonomi Makmal Jet Propulsion (AutoNAV) dan SMART-1, yang dibangunkan oleh Pentadbiran Aeronautik dan Angkasa Lepas Kebangsaan AS (NASA). Misi ini terutamanya menggunakan navigasi optik, yang menggunakan penderia untuk mengira kedudukan kapal angkasa, halaju dan keadaan lain berhubung dengan badan sasaran.

Beberapa eksperimen sedang dijalankan untuk menjadikan satelit pemanduan sendiri lebih bebas dan serba boleh. Sebagai contoh, pada tahun 2022, Makmal Penyelidikan Tentera Laut AS mula membangunkan rancangan untuk membolehkan satelit yang dinyahaktifkan untuk mengemudi kembali ke Bumi dan membersihkan kekacauan angkasa lepas. Cadangan itu mencadangkan bahawa satelit baharu dilengkapi dengan "tali pusat" nipis, kira-kira satu kilometer panjang. Dengan mengalirkan arus elektrik melalui kord, satelit kemudiannya boleh menggunakan medan elektrik dan medan magnet Bumi untuk membimbing dirinya kembali ke bawah dan bukannya terhempas secara sembarangan.

Sementara itu, pada 2019, satelit Starlink SpaceX adalah model pertama yang dilancarkan yang secara autonomi boleh mengelakkan perlanggaran dengan objek mengorbit lain. Setelah menerima amaran untuk salah satu Starlinknya, SpaceX akan segera menghantar maklumat itu kepada satelit supaya ia dapat mengelak dengan sewajarnya melalui pendorong elektrik.

Implikasi satelit autonomi

Implikasi satelit autonomi yang lebih luas mungkin termasuk: 

• Misi penerokaan ke planet berdekatan dan Bulan menjadi separa atau autonomi sepenuhnya, mengurangkan kos operasi.
• Satelit Internet angkasa dapat mengelakkan perlanggaran, yang penting untuk orbit Bumi rendah (LEO) yang semakin sesak.
• Universiti dan organisasi penyelidikan awam lain dapat menjalankan penerokaan satelit mini angkasa mereka dengan kos yang semakin rendah.
• Agensi angkasa lepas membangunkan lebih banyak sistem autonomi untuk menyokong penerokaan jangka panjang dan penubuhan koloni.
• Mengurangkan jumlah serpihan angkasa lepas daripada perlanggaran satelit. Trend ini mungkin meminimumkan pencemaran dan pembaziran ruang.
• Meningkatkan kecekapan dalam pemerhatian Bumi berasaskan satelit, meningkatkan pemantauan masa nyata dan pengurusan perubahan alam sekitar dan bandar.
• Kebolehpercayaan yang dipertingkatkan dan kependaman yang dikurangkan dalam rangkaian komunikasi global, terutamanya yang memanfaatkan kawasan terpencil dan kurang mendapat perkhidmatan.
• Kerajaan mengguna pakai rangka kerja kawal selia baharu untuk mengurus trafik satelit autonomi, memastikan operasi angkasa lepas yang selamat dan mampan.

Soalan yang perlu dipertimbangkan

• Apakah faedah lain yang berpotensi untuk satelit pandu sendiri dan kapal angkasa?
• Pada pendapat anda, bagaimanakah teknologi ini akan mempercepatkan penemuan angkasa lepas?