- FALCON 系統讓太空船無需依賴 GPS 進行定位。
- 該系統利用相機識別其他太空物體以確定位置。
- FALCON 實驗提高了物體位置估算的準確性。
- 自主導航可減少對地面基礎設施的依賴。
NASA 的 Starling 任務展示了一種首創的導航系統，該系統讓太空船能夠通過追蹤其他太空物體來確定其在軌道中的位置，而無需依賴 GPS。這一系統名為 FALCON，利用已安裝在太空船上的相機來識別軌道上的其他物體。然後，該系統將這些觀察結果與已知衞星和軌道碎片的目錄進行比較，以確定 Starling 的位置。隨著太空船越來越遠離地球，這項技術可能變得愈加重要。
自主導航的重要性
GPS 信號並不適合在月球或深空中提供可靠導航，因此自動化的替代方案對未來的月球和行星任務至關重要。
FALCON 是 NASA 與 EraDrive 一家從斯坦福大學衍生出來的初創公司共同進行的飛行實驗。該系統將 EraDrive 的 Era-Core 飛行軟件與 Starling 的相機及機載太空物體目錄結合，讓太空船能夠在不依賴導航網絡的情況下進行導航和追蹤物體。這次實驗利用 Starling 的星跟蹤相機，這些相機通常通過觀察太空中的亮物體來確定太空船的方向。
FALCON 將這些相機用於識別衞星和軌道碎片等物體。
研究團隊加載了一個包含大約 20,000 個太空物體及其預測軌道的機載目錄。FALCON 將這些預測與 Starling 所觀察到的情況進行匹配，從而估算太空船的位置並改進其他物體的預測位置。在為期三天的期間內，該系統在無需地面操作員介入的情況下，改進了超過 200 個物體的已知軌道。NASA 表示，機載物體位置的估算比現有目錄數據更為準確，這使得該實驗在導航之外也具有應用價值。
未來的應用潛力
對於太空船和碎片位置的更好了解，可以幫助進行太空交通監控和碰撞避免，而自主的位置確定則可減少對地面基礎設施的依賴。
NASA 小型太空船及分佈式系統計劃的項目經理 Roger Hunter 表示：「FALCON 是 Starling 示範任務又一成功，FALCON 的結果對於在軌道上的太空交通監控、碰撞避免和替代導航具有深遠的影響。」他補充道：「Starling 的首次嘗試數量不斷增加。」
該技術在多個太空船共同工作的情況下也將變得更加有用。NASA 計劃在今年稍後擴展實驗，讓 Starling 的四艘太空船羣利用 Era-Core 共享追蹤信息並共同細化它們的位置。這種能力可以支持未來月球周圍的衞星羣，在那裡多個太空船可能需要協調，而無需持續訪問地基導航系統。它還可以幫助分佈式科學任務，在此類任務中，精確的太空船位置對於合併來自不同位置的測量是必需的。
對於人類探索，自主導航可以支持圍繞月球或火星運行的太空船，同時減少它們對地基網絡的依賴。相同的系統也可以幫助太空船更準確地瞭解其運行周圍的環境。Starling 在 2023 年發射，並由 NASA 的 Ames 研究中心主導，該機構的小型太空船及分佈式系統計劃負責資金和管理這一任務。
FALCON 系統對太空探索的影響
FALCON 系統的成功展示了自主導航技術在太空探索中的潛力，尤其是在月球和深空任務中。傳統的 GPS 信號在這些環境中無法提供可靠的導航，因此開發替代方案至關重要。這項技術不僅能提高太空船的定位準確性，還能促進太空交通監控和碰撞避免，減少對地面基礎設施的依賴，從而支持未來的科學任務和人類探索。