一組四顆衛星的成長插圖-矩形單元，太陽能電池板從兩側延伸到頂部-以地球為背景。美國姆美國宇航局的宇航Starling任務將在低地球軌道的四顆立方體衛星上測試自主群體導航的新技術。位于加州硅谷的局艾美國宇航局艾姆斯研究中心對蜂群技術的研究已經進行了幾十年。鳴謝:藍色峽谷技術公司/美國宇航局
（神秘的科學地球uux.cn）據美國宇航局：團隊合作讓夢想成真，在美國宇航局，衛星這不僅僅適用于人類。成長位于加州硅谷的美國姆美國宇航局艾姆斯研究中心的研究人員正在開發衛星群，這是宇航一組作為一個單元一起工作的航天器，而不是局艾由任務控制器單獨管理。蜂群的科學自主能力將使新類型的科學和探索成為可能，尤其是衛星當它們探索更深的太空時。
埃姆斯對蜂群技術的成長研究已經進行了幾十年。今年夏天，美國姆隨著美國宇航局向太空發射Starling任務，宇航群體科學將達到一個重要的里程碑。它將測試讓四個航天器在沒有地面資源的情況下協調運行的技術。斯塔林的實驗結果將會引起艾姆斯研究人員的極大興趣，他們現在正在準備未來的蜂群任務來研究太陽。
成功群體之路
群體不要與星座相混淆，盡管兩者都指的是為一個共同目標而工作的一組航天器。如果你單獨操作許多航天器，你就有了一個星座。雖然在某些情況下是有用的，但增加它們的數量會使成本和任務復雜性飆升。
相比之下，多才多藝，自我協調的群體。這些航天器知道如何相互通信，監控和保持它們的相對間距，并機動到每個需要的地方。他們將能夠作為一個小組收集數據，決定團隊中的哪個成員最適合進行最佳測量，哪個成員應該將數據傳送到地球。這大大簡化了地面控制人員的工作，否則他們需要指揮每個航天器來滿足任務的科學目標。
“在過去，這是不可能做到的，因為我們必須單獨控制每個航天器，”埃姆斯的飛行項目經理巴特勒·海因說。“但小型衛星技術的出現給了我們新的可能性和改變運營方式的機會。”
Ames成為利用立方體衛星和小型衛星(SmallSats)執行創新的、具有成本效益的任務、測試技術和進行空間生物學實驗的先驅。一旦立方體衛星和小衛星成熟了，海恩就成了他戲稱的“蜂群沙皇”他的工作是創建一個群體技術的路線圖，確定那些已經存在的技術，以及艾姆斯需要投資的缺失技術，以使群體科學任務成為現實。他研究了埃姆斯正在調查的核心技術，并幫助規劃了一條路線，以進一步投資，使群體科學任務成為現實。
群體協作的早期例子是節點任務。2016年5月，該項目將兩顆衛星送入地球軌道，以測試它們的通信和協商能力，這將把它們的數據下行傳輸到地面的任務控制中心。
美國宇航局的節點衛星是一對紙巾盒大小的立方體衛星，于2016年5月16日從國際空間站部署，以展示對未來航天器群運行至關重要的新網絡能力。鳴謝:美國宇航局
兩個航天器組成一個非常小的群體。但是節點標志著重要的一步。畢竟，良好的溝通是任何團隊成功的關鍵。
在此基礎上，艾姆斯的研究人員開發了分布式航天器自主項目。DSA正在通過模擬研究和發射航天器使對未來群體至關重要的技術趨于成熟。這將使蜂群有能力為自己計劃和安排衛星在不同條件下進行的操作。群體可以自行決定何時何地進行最有成效的科學觀察，并在特定時間將工作委托給最合適的個人。DSA團隊測試其群集算法的虛擬模擬包括以協調方式操作100顆小衛星。很快，DSA將首次由所有四個Starling航天器在太空中進行測試。
這些共享的計劃能力在艾姆斯有很深的根基，特別是在航空學和載人航天研究方面。例如，埃姆斯領導著美國宇航局的Astrobee項目，這是一組在國際空間站上的自由漂浮機器人，它們正在學習在沒有宇航員干預的情況下協調和執行支持任務。
蜂群使科學成為可能
我們與合作的宇宙飛船團隊越深入太陽系，他們的自主性就變得越重要。通信信號傳播所需的時間和數據帶寬的限制使得直接控制多顆深空衛星變得不切實際。群集提供了新的機會，例如定位多個小型航天器作為一個非常大的天文臺，就像一個具有巨大視野的望遠鏡。
“蜂群給了你很多額外的能力，”斯塔林在埃姆斯的項目經理霍華德·坎農說。“他們讓你進行多點科學測量。由于多個航天器的冗余，它們更加堅固。由于他們可以對收集的數據做出快速和自主的反應，他們可以說，“哦，有一些有趣的東西！我需要去看看。"
巴特勒·海恩的最新作品肯定會欣賞這些品質。今天，他是HelioSwarm的項目經理，這是一項在埃姆斯管理的任務，將發送一個群體來揭開太陽風的一些秘密。八顆小衛星和一個中心“中樞”航天器將首次在大范圍的距離內同步捕捉太陽風湍流的空間測量結果。太陽風湍流是指從太陽連續流出的帶電粒子流的中小尺度波動。
我們傾向于認為協同作用是人類團隊在和諧地一起工作時實現的——但對于航天器來說并沒有太大的不同。美國宇航局的專家帶領航天器群走向成熟，他們的目標也是這些合作衛星，為未來的空間科學帶來希望。
合作伙伴:
空間技術任務理事會內的美國航天局小型航天器技術計劃資助和管理Starling任務。位于加利福尼亞州硅谷的美國宇航局艾姆斯研究中心領導Starling項目，提供有效載荷航空電子設備和軟件、航天器集成和測試以及任務操作。美國宇航局在空間技術任務理事會內的游戲改變發展計劃為DSA實驗提供資金。
對于新聞媒體:
對報道這一主題感興趣的新聞媒體成員應與美國航天局艾姆斯新聞編輯室聯系。
作者:：艾比·塔博爾，美國宇航局艾姆斯研究中心
作者:百科
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