NASA’nın dağıtılmış uzay aracı özerkliği nedir?

Uzay aracına daha fazla özerklik vermek için tasarlanmış yazılım, uydu sürümlerinin sınırlı insan müdahalesiyle gezintiği ve tamamladığı bilimsel hedefleri tamamladığı bir geleceği destekleyebilir.

Ay ve Mars üzerinde yaşayan ve çalışan astronotlar, navigasyon, hava durumu ve iletişim röleleri gibi hizmetler sunmak için uydulara güvenecek. Karmaşık görevleri yönetirken, uydu iletişimini otomatikleştirmek, kaşiflerin uyduları manuel olarak çalıştırmak yerine kritik görevlere odaklanmasına izin verecektir.

Uzun süre uzay görevleri, Dünya ve diğer gezegenler arasındaki sistemler arasında takım yapmayı gerektirecektir. Ay, Mars veya diğer uzak alanların etrafında dönen uydular, görevlerinin verimliliğini sınırlayabilecek yer operatörleri ile iletişim gecikmeleri ile karşı karşıyadır.

Çözüm, dağıtılmış uzay aracı özerkliği (DSA) projesinde yer almaktadır. NASA’nın Ames Araştırma Merkezi Kaliforniya’nın Silikon Vadisi’nde, dağıtılmış uzay aracı görevleri arasında paylaşılan özerkliğin nasıl karar vererek ve daha az insan müdahalesiyle değişikliklere uyum sağlayarak kendi kendine yeterli araştırma ve bakım yapabilmesini sağlıyor.

Uydulara özerklik eklemek, yer operatörlerinden komutlar beklemeden hizmet sunma yeteneğini sunar. Özerkliği, sürü gibi çalışan birden fazla uyduda dağıtmak, uzay aracına tek başına elde edemedikleri hedeflere ulaşmak için “ortak bir beyin” verir.

NASA araştırmacıları tarafından oluşturulan DSA yazılımı, sürü bir görev listesi sağlar ve her uzay aracının farklı perspektifini – gözlemleyebileceği, önceliklerinin ne olduğunu – paylaşır ve bu perspektifleri tüm sürü için en iyi eylem planına entegre eder. Bu plan, sürünün bir komutun tamamlandıktan sonra hangi eylemin yapılacağına, bir değişikliğe nasıl yanıt verileceğini veya bir sorunu ele alacağına karar vermesine yardımcı olan karar ağaçları ve matematiksel modeller tarafından desteklenir.

DSA’nın ilk alanda gösterisi, Sığırcık Çeşitli sürü teknolojilerini gösteren dört küçük uydudan oluşan bir grup olan uzay aracı Swarm. Temmuz 2023’ten beri faaliyet gösteren Starling Mission, otonom sürü operasyonları için bir test ve doğrulama platformu sağlamaya devam ediyor. Swarm, önceden programlanmış talimatlar olmadan neyi gözlemleyeceğine karar vererek bilimsel gözlemleri optimize etmek için DSA’yı ilk kez kullandı. Bu özerk gözlemler, bir operatörün her bir uyduyu ayrı ayrı talimat vermek zorunda kalırsa, kaçırılabilecek ölçümlere yol açtı.

Starling sürüsü, Dünya’nın atmosferinin uzayla buluştuğu Dünya’nın iyonosferindeki hızla değişen fenomenleri yakalamak için her uzay aracı ve GPS uyduları arasındaki plazmanın elektron içeriğini ölçtü. DSA yazılımı, sürünün bağımsız olarak ne inceleyeceğine ve iş yükünün dört uzay aracına nasıl yayılacağına karar vermesine izin verdi.

Her Starling uzay aracı, sürü içinde bağımsız bir üye olarak faaliyet gösterdiğinden, eğer bir Swarm üyesi işini gerçekleştiremezse, diğer üç Swarm üyesi tepki verebilir ve görevin hedeflerini tamamlayabilir.

Starling 1.0 gösterisi, birden fazla uzay aracının ilk tam olarak dağıtılmış otonom operasyonu, çoklu uzay aracı arasındaki durum bilgilerini, çoklu uzay aracı arasında özerk bir şekilde paylaşmak için ilk kullanımı, çoklu uzay aracı, çoklu uzay aracı, ilk purprept sisteminin ilk kullanımı, ilk purpoze otomatik planlama ile ilk kullanımı da dahil olmak üzere ilk kullanımı, ilk kullanımı ve tam otomatik olarak kullanılmış bir ilk kullanımı ve tam olarak kullanılmış bir ilk kullanımı, ilk kullanımı ve tam olarak kullanılmış olarak ilk kullanımı, ilk kullanımı ve tam olarak kullanıldı. uzay aracı. Bu başarılar, DSA kullanarak uydu sürüsü misyonunun devam eden bir devamı olan Starling 1.5+ için zemin hazırladı.

DSA’nın Starling 1.0’daki başarılı gösterisinden sonra, ekip uydu sürüsünü sağlığı ve verimliliği desteklemek için yazılımı kullanmak için ek fırsatları araştırmaya başladı. DSA’nın Starling’in genişletilmiş görevinde sürekli olarak test edilmesi, karmaşık uzay aracı operasyonlarının güvenilir ve esnek otomasyonu için tasarlanmış NASA tarafından geliştirilmiş bir programlama dili olan Plexil (Plan Yürütme Kavşağı Dili) içeriyordu.

Yerleşik Starling, pleksil uygulaması otonom bakım gösterdi ve sürünün normal uzay aracı işlemlerini yönetmesine, sorunları düzeltmesine veya bireysel uzay aracı boyunca yazılım güncellemelerini dağıtmasına izin verdi.

Gelişmiş özerklik, Swarm’ın derin uzayda çalışmasını mümkün kılar-uzay aracının uzak konumları ile Dünya arasında ileri geri iletişim kurmasını istemek yerine, mesafeye bağlı olarak dakikalar veya saatler sürebilir, pleksil özellikli DSA yazılımı, Swarm’a görevlerini optimize etmek ve iş yüklerini azaltmak için işbirliği içinde karar verme yeteneği verir.

DSA’nın ölçeklenebilirliğini anlamak için ekip, sanal küçük uzay aracının ay sürüsünü simüle etmek için yer tabanlı uçuş bilgisayarlarını kullandı. Bilgisayarlar, yerleri tespit etmek için bir uydu ağına dayanan Dünya’daki GPS hizmetlerine benzer şekilde, ayda pozisyon, navigasyon ve zamanlama hizmetleri sağlayan bir sürüyü simüle etti.

DSA ekibi, iki yıl boyunca yaklaşık yüz test yaparak yüksek ve düşük ay yörüngelerindeki farklı boyutlarda sürüler gösterdi. Bu erken testlerden öğrenilen dersler ek ölçeklenebilirlik çalışmaları için zemin hazırladı. 2026’da başlayacak olan ikinci test turu, daha sonra DSA yazılımı ile yörüngeye gidebilecek uçuş bilgisayarlarını kullanarak daha da büyük sürüler gösterecek.

DSA’nın yörünge ve simüle edilmiş testleri, uzay aracı sürüleri arasında dağıtılmış özerkliğin daha fazla kullanımının bir fırlatma rampasıdır. Bu teknolojilerin geliştirilmesi ve kanıtlanması, verimliliği artırır, maliyetleri azaltır ve NASA’nın ay, Mars ve ötesine görevleri destekleyen özerk uzay aracı sürülerine kapıyı açar.

Kilometre taşları:

• Ekim 2018: DSA proje geliştirme başlıyor.
• Nisan 2020: Ay pozisyonu, navigasyon ve zamanlama (LPNT) simülasyon gösterimi gelişimi başlar.
• Temmuz 2023: DSA, Starling Spacecraft sürüünde piyasaya sürüldü.
• Mart 2024: DSA Deneyleri Starling başarı için gerekli kriterlere ulaşıyor.
• Temmuz 2024: Starling 1.5+ görev uzantısı için DSA yazılım geliştirme başlıyor.
• Eylül 2024: LPNT Simülasyon Gösterisi başarıyla sonuçlandı.
• Ekim 2024: DSA’nın Starling 1.5+ kapsamında genişletilmiş görevi başlıyor.

Ortaklar:

NASA Ames, dağıtılmış uzay aracı özerkliği ve Starling projelerine liderlik ediyor. NASA’nın Ajansın Uzay Teknolojisi Misyon Direktörlüğü’ndeki Oyun Değiştirme Geliştirme Programı DSA deneyi için finansman sağladı. NASA’nın küçük uzay aracı teknoloji programı Uzay Teknolojisi Misyon Müdürlüğü Starling misyonunu ve DSA projesini yönetir ve yönetir.

Daha fazla bilgi edin:

Araştırmacılar için:

Medya için:

Bu konuyu ele almakla ilgilenen haber medyasının üyeleri, NASA Ames Haber Odası.