美国宇航局证实卫星可脱离GPS自主导航-企业头条

美国国家航空航天局（NASA）的八哥（Starling）任务已证明，卫星可以通过将轨道上的其他物体作为参考点来进行无GPS导航。来源：美国国家航空航天局艾姆斯研究中心

美国国家航空航天局（NASA）展示了一种让卫星在无全球定位系统（GPS）的情况下，通过利用周围太空物体作为地标进行导航的新方法。

美国国家航空航天局（NASA）的八哥星座（Starling）任务在航天器自主运行方面又达到了一个新的里程碑，其采用了一种新系统，该系统可以利用太空中的其他物体作为参考点来确定卫星的位置，而无需依赖传统的导航网络。

猎鹰（快速自主空间迷失状态下基于星表的光学导航）技术演示标志着航天器向更高自主运行能力迈进了一步。随着美国国家航空航天局（NASA）筹备开展更多地外轨道任务，像猎鹰这样的系统可为月球卫星群、分布式科学任务以及未来的人类探索提供支持。

在没有GPS的情况下导航太空在没有全球定位系统的情况下导航太空

大多数卫星依靠全球定位系统（GPS）进行导航，但在月球附近和深空，这些信号可能变得不可靠或无法接收。猎鹰（FALCON）是美国国家航空航天局（NASA）与埃拉驱动（EraDrive）公司联合开展的一项飞行实验，埃拉驱动是一家从斯坦福大学分拆出来的初创公司。

该系统将EraDrive公司的EraCore飞行软件及嵌入式算法与Starling公司的摄像头以及一个机载已知卫星目录相结合。这些工具共同使航天器能够在不依赖全球定位系统（GPS）的情况下自主导航，同时提高其对太空中附近物体的感知能力。

FALCON是星雀演示任务的又一成功案例。FALCON的成果对在轨空间交通监测、碰撞规避以及替代导航具有深远影响。该任务持续带来一系列首次突破，彰显了星雀项目不断涌现的创新成果。

椋鸟群卫星的延长任务测试了不依赖全球定位系统（GPS）的导航技术，利用机载恒星跟踪进行自主轨道确定和空间目标目录更新。图源：美国国家航空航天局丹尼尔拉特

利用其他天体作为参考点

隼鸟（FALCON）演示项目通过对星群（Starling）航天器上的星跟踪相机进行新的应用，测试了两种互补的能力。这些标准的航天器仪器通常会识别太空中的明亮物体，以帮助确定航天器的方位和位置。

在定位、导航和授时实验期间，猎鹰（FALCON）系统会将八哥（Starling）相机拍摄到的物体（包括其他航天器和轨道碎片）与美国国防部维护并公开的已知空间物体目录进行比对。一旦这些物体得到识别和验证，猎鹰系统就会将它们用作参考点来计算八哥的轨道。

在单独进行的测试中，该系统还提升了对星雀号相机观测到的天体轨道的估算精度。任务团队将一份包含约2万个空间物体及其预测轨道的完整星表载入航天器。

FALCON将这些目录预测与Starling的相机观测进行比较。利用这两种信息源，FALCON更精确地估计了Starling的位置和其他物体的位置。在三天的时间里，FALCON在没有地面操作员干预的情况下，提高了200多件物体已知轨道的精度。

自主光学导航的首次实现

据介绍，猎鹰号（FALCON）的自主轨道确定能力，标志着航天器首次采用光学相机，根据其与太空中其他物体的相对位置进行导航。另外，星椋鸟（Starling）卫星上开展的星载目录更新实验，生成的物体位置预测结果比地面站提供的结果更精确。

未来的载人登月或火星任务中，无需GPS的卫星网络可能变得尤为重要，协调的航天器可能需要支持地表作业。

对许多科学任务而言，精确的航天器定位也至关重要，因为研究人员需要对从太空中多个地点收集到的测量数据进行准确校准。在太空交通管理方面，自主导航和星载目录更新可以减少对地面网络的依赖，同时提高避撞能力。

建造更多独立运行的航天器

猎鹰（FALCON）实验也展示了美国国家航空航天局（NASA）在支持商业航天技术方面所发挥的作用。这项工作最初是一个大学小型卫星技术合作项目，后来发展成了EraDrive公司。如今，该公司正在将其EraCore软件及相关硬件推向更广泛的商业应用。

斯塔林为这项技术提供了一个真实世界的测试平台，展示了先进的飞控软件如何帮助卫星成为自主导航器。

今年晚些时候，于2023年成立的星雀公司（Starling）将利用时代核心（EraCore）系统扩大猎鹰（FALCON）实验。其由四艘航天器组成的集群将共享跟踪信息，并协同工作以修正它们的位置。

美国国家航空航天局（NASA）位于加利福尼亚州硅谷的艾姆斯研究中心牵头开展了椋鸟（Starling）任务。由艾姆斯研究中心负责、隶属于研究与技术任务理事会的美国国家航空航天局小型航天器与分布式系统项目为椋鸟任务提供资金并进行管理。