Ảnh:  NASA/Daniel Rutter

Công nghệ có tên FALCON, viết tắt của Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation, được phát triển nhằm giúp tàu vũ trụ hoạt động tự chủ hơn. Đây có thể là giải pháp quan trọng cho các sứ mệnh hoạt động quanh Mặt Trăng, Sao Hỏa và những khu vực xa Trái Đất, nơi tín hiệu GPS không còn hiệu quả.

Biến các vật thể trong không gian thành mốc định vị

Trong thử nghiệm, FALCON sử dụng các máy ảnh định hướng ngôi sao trên tàu Starling để quan sát những vật thể sáng xung quanh, bao gồm vệ tinh khác và cả các mảnh rác đang bay trên quỹ đạo.

Hệ thống sau đó đối chiếu với những vật thể quan sát được với danh mục các vật thể không gian đã biết. Sau khi xác định được chúng, FALCON sử dụng vị trí của các vật thể này làm mốc tham chiếu để tính toán vị trí và quỹ đạo của chính vệ tinh.

Ngoài khả năng tự định vị, công nghệ này còn có thể cập nhật dữ liệu về vị trí của các vật thể khác trong không gian. Trong một thử nghiệm, các kỹ sư đã nạp danh mục khoảng 20.000 vật thể cùng quỹ đạo dự đoán của chúng vào hệ thống Starling.

Từ dữ liệu thu được qua máy ảnh, FALCON không chỉ tính toán vị trí của tàu mà còn tinh chỉnh lại quỹ đạo ước tính của các vật thể quan sát được. Một số kết quả thậm chí có độ chính xác cao hơn dữ liệu danh mục hiện có.

Trong ba ngày hoạt động tự động, hệ thống đã cải thiện dữ liệu quỹ đạo của hơn 200 vật thể mà không cần sự can thiệp từ các kỹ thuật viên dưới mặt đất.

“FALCON là một thành công nữa của sứ mệnh thử nghiệm Starling. Kết quả này có thể tạo ra những tác động sâu rộng đối với việc giám sát giao thông không gian, né tránh va chạm và phát triển các phương pháp định vị thay thế”, Roger Hunter, quản lý chương trình Small Spacecraft and Distributed Systems tại Trung tâm Nghiên cứu Ames của NASA, cho biết.

Bước tiến cho các sứ mệnh xa Trái Đất

Theo NASA, FALCON đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc phát triển phương pháp định vị quang học tự hành. Thay vì phụ thuộc vào các trạm theo dõi dưới mặt đất, tàu vũ trụ có thể quan sát môi trường xung quanh, tự xác định vị trí và cập nhật thông tin về các vật thể khác ngay trên quỹ đạo.

Công nghệ này đặc biệt hữu ích đối với các mạng lưới vệ tinh hoạt động ở những khu vực không có GPS. Trong tương lai, các đàn vệ tinh có thể phối hợp với nhau để hỗ trợ hoạt động của con người trên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa.

Khả năng xác định vị trí chính xác cũng có ý nghĩa quan trọng đối với các sứ mệnh khoa học sử dụng nhiều tàu vũ trụ hoạt động tại các vị trí khác nhau. Bên cạnh đó, việc tự động cập nhật dữ liệu quỹ đạo có thể giúp giảm sự phụ thuộc vào hệ thống theo dõi từ mặt đất và nâng cao khả năng cảnh báo, tránh va chạm trong không gian.

FALCON là sản phẩm hợp tác giữa NASA và EraDrive, một công ty khởi nghiệp phát triển từ nghiên cứu tại Đại học Stanford. Sứ mệnh Starling, được phóng năm 2023, đã tạo cơ hội để công nghệ này được thử nghiệm trực tiếp trong môi trường không gian.

Cuối năm nay, NASA dự kiến tiếp tục mở rộng thử nghiệm. Bốn tàu vũ trụ thuộc sứ mệnh Starling sẽ chia sẻ dữ liệu quan sát với nhau, từ đó phối hợp tinh chỉnh vị trí của từng vệ tinh và cả hệ thống.

Các nhà khoa học kỳ vọng công nghệ này có thể giúp các tàu vũ trụ trong tương lai tự “đọc” môi trường xung quanh để xác định vị trí, mở ra một phương thức định vị mới cho thời đại khám phá không gian sâu.