Problemet med GPS i rummet

Noget de færreste tænker over: når vi snakker om satellitter, der "navigerer," bruger de som regel GPS-signaler fra... andre satellitter. Det fungerer fint, når man er tæt på Jorden. Men tag en tur til Månen, og pludselig befinder man sig i et navigationsmæssigt ingenmandsland. GPS-signaler rækker simpelthen ikke så langt — og de bliver allerede usikre bare et par hundrede kilometer over vores hoveder.

Det er en stor udfordring, nu hvor NASA (og masser af andre rumorganisationer og virksomheder) for alvor begynder at tænke på månebane, Mars-missioner og sværme af satellitter, der arbejder sammen omkring andre planeter. Man kan ikke lige køre ind på en tankstation og spørge om vej, når man driver rundt i det tomme rum.

Så NASA gjorde, hvad NASA gør — fandt en elegant løsning, der egentlig var lige foran næsen på os hele tiden.

Din skraldespand er mit navigationssystem

Starling-missionen — en lille konstellation af fire мини-satellitter opsendt i 2023 — har lige demonstreret noget ret bemærkelsesværdigt. Deres FALCON-system (en forkortelse for noget lidt tungt: Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation) kan bestemme præcis, hvor rumfartøjet befinder sig, ved at kigge på andre objekter, der flyder i nærheden.

Tænk på det sådan her: Hvis du står i et mørkt rum og ikke kan se væggene, men kan se en masse glødende objekter omkring dig, så kan du regne dig frem til, hvor du cirka befinder dig, baseret på hvor objekterne er i forhold til hinanden. Det er i bund og grund, hvad FALCON gør — bare "det mørke rum" er rummet, og "de glødende objekter" inkluderer aktive satellitter, døde satellitter, raketdele og generelt rumskrot.

Systemet bruger rumfartøjets stjernekameraer — dem der normalt bare hjælper satellitten med at finde ud af, hvilken vej den peger — men kører dem på en helt ny måde. I stedet for bare at kigge på stjerner identificerer FALCON ethvert objekt, det kan se, tjekker det op imod et offentligt katalog over kendte rumobjekter (ja, der findes faktisk et katalog over rumskrot derude), og bruger de bekræftede objekter som referencepunkter til at beregne sin egen position.

200 objekter på 3 dage — og tallet stiger

Og her bliver det virkelig interessant. Under test identificerede og sporede FALCON objekter, som Starlings kameraer fangede. Den sammenlignede, hvad den så, med katalogdata og brugte derefter de observationerne til ikke bare at finde sin egen position, men også til at forbedre orbitalforudsigelserne for de objekter, den sporede.

På bare tre dage — uden nogen som helst input fra kontrolcenteret på Jorden — forfinede FALCON banerne for mere end 200 forskellige objekter. Og det bedste? De resulterende estimater var faktisk mere præcise end de oprindelige katalogdata. Satellitten lærte med andre ord systemet noget nyt om dets omgivelser.

Det føles som noget fra science fiction. Vi har nu rumfartøjer, der kan lave deres egen astronomi-hjemmearbejde og komme tilbage med bedre svar, end vi havde før.

Hvorfor det her betyder noget for fremtiden

Jeg er oprigtigt spændt på det her af et par grunde.

For det første: Tænk på rumtrafikstyring. Vi har tusindvis af aktive satellitter deroppe nu, og det tal vokser hurtigt. At kunne spore objekter uden udelukkende at stole på radarstationer på Jorden ville gøre kollisionsundgåelse meget mere robust. Hvis satellitter kan se hinanden og dele den information, så er det en fordel for alle.

For det andet — og måske endnu mere spændende — så er det præcis den slags teknologi, vi får brug for til de ambitiøse måne-Gateway-planer og fremtidige Mars-missioner. Når man prøver at koordinere flere rumfartøjer omkring Månen, kan man ikke konstant ringe hjem for at finde ud af, hvor alle er. Alene forsinkelserne ville gøre realtidsvejledning umulig. Men hvis dine satellitter kan navigere selv? Det er en game changer.

Starling-holdet planlægger at tage det endnu længere senere på året. De fire rumfartøjer vil dele deres observationsdata med hinanden og kombinere deres data for kollektivt at forfine positioner. Forestil dig en lille konstellation af satellitter, der alle arbejder sammen på at kortlægge deres eget kvarter i realtid. Ret cool, ikke?

Fra Stanford-laboratorium til det ydre rum

Jeg elsker, at det her startede som et universitetsforskningsprojekt. EraDrive, virksomheden der nu commercialiserer teknologien, opstod fra Stanford University gennem NASA's SmallSat-partnerskabsprogrammer. Sådan skal rumteknologi helst udvikle sig — tag gode idéer fra forskere, giv dem et rigtigt miljø til at bevise sig selv, og hvis det virker, hjælp dem med at nå ud til det bredere marked.

Vi får brug for meget mere smart software som dette, efterhånden som rummet bliver mere overfyldt. GPS kommer ikke til Månen foreløbigt, så vi kan lige så godt lære vores satellitter at klare sig selv.

Og ærligt talt? Hvis de små rumfartøjer kan navigere ved at bruge tilfældige stykker rumskrot som deres pejlemærker, så er der måske en livslektie derinde et sted om at gøre det bedste ud af det, man har omkring sig.