Los resultados de un experimento de autoguiado y toma de decisiones sin participación humana por parte de una flotilla de pequeños satélites en órbita a la Tierra permiten vislumbrar un futuro en el que, para bien o para mal, habrá flotas de satélites inteligentes actuando en nuestros cielos con poca o ninguna supervisión humana.
Todo comenzó el 17 de julio de 2023, cuando los cuatro CubeSats que conforman el enjambre de prueba del proyecto Starling de la NASA (no confundir con la constelación Starlink de SpaceX) fueron puestos en órbita a la Tierra, mediante un cohete Electron de la empresa Rocket Lab. El propósito del experimento inicial era ver hasta qué punto un conjunto de naves de este tipo es capaz de operar por su cuenta, sin ayuda desde el centro de control en la Tierra, coordinándose entre ellas para cooperar juntas, sin necesidad de ayuda humana, en los trabajos a realizar.
El éxito del experimento y el de los realizados en el tiempo de prórroga transcurrido desde entonces demuestra que existe un gran potencial de utilidad práctica para los enjambres de pequeños satélites como los del proyecto Starling.
Las tecnologías de enjambre permiten, entre otras cosas, hacer coordinadamente mediciones científicas desde múltiples puntos en el espacio, establecer redes modulares de comunicación capaces de autorrepararse si un módulo falla y tener flotas de naves espaciales que no necesiten permanecer en contacto con la Tierra para reaccionar adecuadamente a cambios en su entorno. Un enjambre de naves espaciales también es más resistente frente a fallos, ya que cada nave es redundante con respecto a otra. Si una falla, las otras pueden compensar su inoperancia.
Dotar de la autonomía necesaria de navegación a un enjambre de satélites para que pueda hacer todas esas cosas no es fácil. Para los satélites en órbita a la Tierra, hoy en día lo más eficaz es usar sistemas de posicionamiento global (GPS), aunque eso requiere un contacto frecuente con sistemas terrestres. Más allá de la órbita terrestre, existe la DSN (Deep Space Network, o Red de Espacio Profundo) pero es bastante lenta y resultaría demasiado difícil adaptarla con el fin servir de sistema de coordinación para enjambres de naves.
En definitiva, un enjambre de naves que deba ser autosuficiente necesita un sistema de navegación propio que le permita un alto grado de autonomía y fiabilidad.
De la tecnología básica original de Starling, destacan las cámaras individuales montadas en cada satélite del enjambre. Con estas cámaras, los satélites pueden efectuar mediciones visuales de puntos de referencia en su entorno. Al igual que los marinos de antaño navegaban en alta mar orientándose con un sextante y observando puntos de referencia en el cielo, el fondo de estrellas conocidas se utiliza como referencia para extraer los ángulos de orientación de los satélites del enjambre. A continuación, estos ángulos se procesan a bordo mediante modelos precisos basados en la física para estimar la posición y la velocidad de los satélites con respecto al planeta orbitado, en este caso, la Tierra, pero también servirían la Luna, Marte u otros astros.
El siguiente paso en la evolución de Starling se llama FALCON (Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation). Con FALCON, las naves de un enjambre adquieren una mayor capacidad de operar sin ayuda humana ni de infraestructuras ubicadas en la Tierra. FALCON es una iniciativa conjunta de la NASA y de EraDrive, una empresa impulsada por la Universidad de Stanford en Estados Unidos.
FALCON combina el software de vuelo Era-Core de EraDrive y sus algoritmos integrados con las cámaras de Starling y un catálogo de satélites artificiales conocidos.
La demostración de FALCON puso a prueba dos capacidades complementarias que hicieron un uso innovador de las cámaras de seguimiento estelar a bordo de las naves Starling. Estas cámaras identifican objetos brillantes en el espacio para determinar la orientación y la posición de la nave espacial. En experimentos de posicionamiento, navegación y sincronización, se compararon los objetos observados por las cámaras de la nave (incluidas otras naves espaciales e incluso y desechos orbitales) con el citado catálogo de objetos espaciales conocidos, mantenido por el Departamento de Defensa de Estados Unidos. Posteriormente, FALCON utilizó los objetos observados y verificados como puntos de referencia para determinar la órbita de las naves Starling.
En experimentos separados, FALCON logró refinar las estimaciones orbitales de los objetos espaciales observados por las cámaras de Starling. El equipo de la misión cargó en el sistema el catálogo completo de aproximadamente 20 000 objetos espaciales y sus órbitas previstas. La información se almacenó en el espacio, no en la Tierra.
Posteriormente, FALCON correlacionó esos datos con las observaciones de otros objetos espaciales realizadas por las cámaras para estimar la ubicación de las naves Starling y las de otros objetos espaciales, con una precisión aún mayor que la que ofrecían los datos del catálogo actualizado. Durante un período de tres días, FALCON refinó las órbitas conocidas de más de 200 objetos sin intervención del personal de la Tierra.
