Problemet: GPS fungerar inte i rymden
De flesta tänker aldrig på det här: när vi säger att satelliter "navigerar" så bygger de oftast på GPS-signaler från... andra satelliter. Det funkar utmärkt nära jorden. Men åk till månen så hamnar du i ett navigeringsmörker. GPS-signaler räcker inte dit, och de blir opålitliga redan några hundra kilometer ovanför våra huvuden.
Det här är inte en liten detalj. NASA – och många andra rymdmyndigheter och företag – börjar ta månbanor, Marsresor och svärmar av satelliter kring andra planeter på allvar. Man kan inte precis köra in på en mack och fråga efter vägen när man driver omkring i tomma intet.
Så NASA gjorde det NASA gör – hittade en elegant lösning som fanns mitt framför ögonen på dem.
Din skrot = min navigation
Starling-missionen – en liten konstellation med fyra små satelliter som sköts upp 2023 – demonstrerade något riktigt imponerande. Deras FALCON-system (Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation, ja, namnet är en tung mouthful) kan avgöra precis var rymdfarkosten befinner sig genom att titta på andra objekt som flyter omkring i närheten.
Tänk dig det så här: du är i ett mörkt rum och kan inte se väggarna, men du ser massa glödande saker omkring dig. Då kan du räkna ut ungefär var du är baserat på hur de sakerna ligger i förhållande till varandra. Det är i princip vad FALCON gör – förutom att det mörka rummet är rymden och de glödande sakerna är aktiva satelliter, döda satelliter, raketskrov och allmänt orbitalskrot.
Systemet använder rymdfarkostens stjärnspårningskameror – sådana som vanligtvis bara hjälper satelliten att förstå vilket håll den pekar åt – och kör dem på ett helt nytt sätt. Istället för att bara titta på stjärnor identifierar FALCON varje objekt den kan se, kollar mot en offentlig katalog över kända rymdobjekt (jo, det finns faktiskt en riktig katalog över rymdskrot), och använder de bekräftade objekten som referenspunkter för att räkna ut sin egen position.
200 objekt på tre dagar – och fler kommer
Och här blir det riktigt intressant. Under testerna identifierade och spårade FALCON objekt som Starling:s kameror fångade. Den jämförde vad den såg med katalogdata och använde sedan observationerna för att inte bara räkna ut sin egen position, utan också för att förbättra de banprognoser för objekten den spårade.
På bara tre dagar, utan någon input från markpersonal, finslipade FALCON banorna för mer än 200 olika objekt. Och det bästa? De resulterande uppskattningarna var faktiskt mer exakta än den ursprungliga katalogdatan. Satelliten lärde i princip systemet något nytt om dess omgivning.
Det känns som taget från science fiction. Vi har rymdfarkoster nu som kan göra sin egen astronomiläxa och komma tillbaka med bättre svar än vad vi hade innan.
Varför det här spelar roll för framtiden
Jag är genuint exalterad över det här av flera skäl.
Tänk först på rymdtrafikhantering. Vi har tusentals aktiva satelliter uppe nu, och det antalet växer snabbt. Att kunna spåra objekt utan att helt förlita sig på markbaserade radarnätverk skulle göra kollisionsundvikande mycket robustare. Om satelliter kan se varandra och dela den informationen – alla tjänar på det.
För det andra, och kanske ännu mer spännande: det här är exakt den typ av teknik vi behöver för de ambitiösa lunar Gateway-planerna och framtida Mars-missioner. När du försöker samordna flera rymdfarkoster kring månen kan du inte hela tiden ringa hem för att ta reda på var alla befinner sig. Lagen ensam skulle omöjliggöra styrning i realtid. Men om dina satelliter kan navigera själva? Det är en game-changer.
Starling-teamet planerar att ta det här ännu längre senare i år. De fyra farkosterna kommer att dela sina spårningsobservationer med varandra och kombinera sin data för att gemensamt finslipa positioner. Föreställ dig en liten konstellation av satelliter som alla jobbar tillsammans för att kartlägga sitt eget kvarter i realtid. Riktigt häftigt, eller hur?
Från Stanford-lab till yttre rymden
Jag älskar att det här började som ett universitetsforskningsprojekt. EraDrive, företaget som nu kommersialiserar tekniken, växte fram från Stanford University genom NASAs SmallSat-samverkansprogram. Så här bör rymdteknik utvecklas – ta bra idéer från forskare, ge dem en riktig miljö att bevisa sig i, och om det funkar, hjälp dem att nå den bredare marknaden.
Vi kommer att behöva mycket mer smart programvara som detta när rymden blir trängre. GPS kommer inte till månen när som helst, så vi lika gärna lära våra satelliter att lista ut saker själva.
Och ärligt? Om dessa små rymdfarkoster kan navigera med slumpmässiga bitar av rymdskrot som sina riktmärken – kanske finns det en livslektion där någonstans om att göra det bästa av det man har omkring sig.