Cколтех исследует возможности коллективного поведения наноспутников на орбите

Ученые из Космического центра Сколтеха разработали алгоритмы взаимодействия наноспутников для проведения научных измерений. Четыре спутника формата кубсат образуют на орбите тетраэдр, обмениваются информацией и с помощью специальных алгоритмов интерполяции создают локальные карты измеряемых физических величин в реальном времени. В исследовании продемонстрирован пример с измерением магнитного поля Земли, информация о котором может быть использована в системах ориентации других спутников. Работа опубликована в журнале Advances in Space Research.

Cколтех исследует возможности коллективного поведения наноспутников на орбите - фото 1

Космический Центр Сколтеха – основной исполнитель проекта «Рой малых космических Аппаратов» (Рой МКА), в котором участвует консорциум из нескольких российских университетов. Проект включен в программу экспериментов на МКС (научно-технический эксперимент осуществляет РКК "Энергия"). Основная цель проекта ¬– развертывание автономных группировок из спутников формата кубсат и отработка их роевого взаимодействия.

В качестве одного из экспериментов проекта Рой МКА ученые из Космического центра Сколтеха предложили использовать формацию из четырех спутников для возможности определения магнитного поля в любой точке орбиты. Система полностью автономна и позволяет спутникам обрабатывать информацию на борту, уточнять проведенные измерения и предсказывать значения магнитного поля с помощью метода интерполяции.

«Мы используем такой вид интерполяции как Кригинг. Кригинг подбирает значения магнитного поля в соответствии с характеристиками магнитного поля (автокорреляционными). Поле трёхмерно, поэтому мы должны использовать формацию, которая составляет простейший трёхмерный симплекс – тетраэдр, т.к. три точки лежат на плоскости. Поэтому мы выбрали формацию, состоящую из 4 спутников как минимально возможную для решения поставленной задачи. Наш проект может стать первым построившим такую конфигурацию с помощью малых спутников», – рассказывает первый автор работы Антон Афанасьев.

Исследование показало универсальность интерполятора Кригинг как метода работы с данными, полученными с помощью малых спутников. Спутники обмениваются данными о своём положении и о своих измерениях, что в результате создаёт самоорганизующуюся систему, которая способна демонстрировать коллективное поведение и выполнять общие для группировки задачи, что и является основной целью проекта «рой МКА».

«Важным прикладным результатом нашей работы является возможность улучшения работы системы ориентации и стабилизации спутников, которые используют магнитометры (датчики для измерения магнитного поля). При этом улучшение определения ориентации может быть применено не только для спутников, которые обмениваются данными о значениях поля и уменьшают их ошибку с помощью Кригинга, но и для других спутников, которым посчастливилось находиться рядом с этой формацией. Результатом обработки роевых измерений может стать сервис по типу GPS, который, в отличие от оригинала, раздаёт не данные о скорости и координатах объекта, а значения магнитного поля», – рассказывает Антон Афанасьев.

Новый метод может использоваться при построении больших группировок и снижения их общей стоимости за счет использования более дешевых сенсоров.

*****
Сколтех – негосударственный международный университет. Созданный в 2011 году в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом (MIT), Сколтех готовит новое поколение лидеров в области науки, технологий и бизнеса, проводит исследования в прорывных областях и содействует технологическим инновациям с целью решения важнейших проблем, стоящих перед Россией и миром. Сколтех развивает шесть приоритетов: наука о данных и искусственный интеллект, науки о жизни и здоровье, современные методы проектирования и перспективные материалы, энергоэффективность, фотоника и квантовые технологии, перспективные исследования. Усилия Сколтеха призваны способствовать укреплению технологического превосходства России в приоритетных направлениях.

Категория: Эко инновации
Опубликовано 12.04.2021 15:18
Просмотров: 407