Enjambre de satélites con navegación autónoma en órbita

Algún día, en lugar de grandes y costosos satélites individuales, grupos de satélites más pequeños, denominados “enjambres”, harán el mismo trabajo, gracias a la colaboración entre los satélites de cada enjambre. Todo apunta a que este planteamiento alternativo hará aumentar de manera notable la precisión, la agilidad y la autonomía en las actividades espaciales no tripuladas en órbita a la Tierra o alrededor de otros astros.

Entre los científicos que trabajan para hacer realidad estos enjambres se encuentran Simone D'Amico y Justin Kruger, del laboratorio SRL (Space Rendezvous Lab) en la Universidad de Stanford, Estados Unidos. El equipo del que forman parte completó recientemente el análisis de los resultados de la primera prueba en órbita de un prototipo de sistema capaz de permitir la correcta navegación de un enjambre de satélites utilizando para ello únicamente información visual compartida a través de una red inalámbrica entre los satélites del enjambre.

“Starling es la primera demostración que se ha realizado de un enjambre autónomo de satélites”, subraya D'Amico.

Esta demostración se llama StarFOX (Starling Formation-Flying Optical Experiment). En el experimento, cuatro pequeños satélites navegaron con éxito, trabajando conjuntamente y utilizando tan solo información visual recogida de las cámaras de a bordo para calcular sus trayectorias (u órbitas).

Dotar de una buena capacidad de navegación a un enjambre de satélites constituye un reto tecnológico considerable. Los sistemas actuales se basan en el Sistema Mundial de Navegación por Satélite (GNSS), que requiere un contacto frecuente con los sistemas terrestres. Más allá de la órbita terrestre, existe la DSN (Deep Space Network, o Red de Espacio Profundo) pero es bastante lenta y resultaría demasiado difícil adaptarla con el fin servir de sistema de coordinación para enjambres de naves.

Un enjambre de naves necesita un sistema de navegación autónomo que permita un alto grado de autonomía y fiabilidad.

StarFOX combina mediciones visuales de cámaras individuales montadas en cada satélite del enjambre. Al igual que los marinos de antaño navegaban en alta mar orientándose con un sextante y observando puntos de referencia en el cielo, el campo de estrellas conocidas del fondo se utiliza como referencia para extraer los ángulos de orientación de los satélites del enjambre. A continuación, estos ángulos se procesan a bordo mediante modelos precisos basados en la física para estimar la posición y la velocidad de los satélites con respecto al planeta orbitado, en este caso, la Tierra, pero también servirían la Luna, Marte u otros astros.

Recreación artística de satélites de un enjambre. (Imagen: NASA / Blue Canyon Technologies)

StarFOX emplea el sistema ARTMS (Absolute and Relative Trajectory Measurement System) del SRL. Este sistema integra tres nuevos algoritmos de robótica espacial. El primer algoritmo detecta y rastrea múltiples objetivos en imágenes y calcula los ángulos en los que los objetos, incluida la basura espacial, se acercan o alejan unos de otros. El segundo algoritmo calcula la órbita aproximada de cada satélite a partir de estos ángulos. El tercer algoritmo refina las trayectorias del enjambre con el procesamiento de nuevas imágenes a lo largo del tiempo, posibilitando una función de guiado, control y prevención de colisiones.

Los datos se comparten a través de un enlace de comunicación entre satélites (una red inalámbrica). (Fuente: NCYT de Amazings)