طرح ماهوارههای دستهجمعی ناسا

اندازهگیری همزمان متغیرهای مورد نظر از یک حجم سه بعدی در فضا برای مقاصد مختلف در زمینههای فیزیک و علوم زمین مفید است. به همین دلیل مفهومی با عنوان حرکت دستهای ماهوارهها (Swarm Concepts) تعریف شده است که شامل تعدادی از ماهوارههاست که نزدیک به یکدیگر و در مدارهای مشابه در فضا قرار میگیرند. پرواز دستهجمعی ماهوارهها در صنعت ماهوارههای کوچک از زمینههای در حال رشد، و پاسخی به نیاز اندازهگیری همزمان متغیرها میباشد. ظرفیت مورد نیاز برای پشتیبانی ماموریتهای دستهجمعی علاوه بر چالشهای مربوط به ساخت هر ماهواره، لینکهای ارتباطی بین ماهوارهها و حفظ موقعیت نسبت به دیگر ماهوارهها در پرواز جمعی را در بر میگیرد.
دستههای بزرگ از ماهوارههای پرواز جمعی، هم ظرفیتهای جدید و هم پیچیدگیهای جدید را با خود به همراه میآورند. به هر حال باید در نظر داشت که روشهای متداول برنامهریزی و کنترل انفرادی ماهوارهها برای دستههای چند ده یا چندصدتایی از ماهوارهها مناسب نیست. در عوض، دستهای از ماهوارهها باید همچون یک واحد عمل کرده و نسبت به دستورات و قیدها پاسخهای مناسبی داشته باشند.
برای حل کردن چالشها و پیچیدگیهای مربوط به پرواز جمعی ماهوارهها، ناسا الگوریتمی با عنوان راهنمای دینامیک مداری دسته ماهوارهها (SODA) را به سرپرستی مرکز تحقیقات ایمس (NASA Ames Research Center) آغاز کرده است. الگوریتم سودا دستورهای پیکربندی کلّی قرارگیری ماهوارهها را دریافت کرده و مانورهای مداری لازم برای رسیدن به آن پیکربندی را برای ماهوارههای قرارگرفته در دسته تعریف میکند. این الگوریتم همچنین لینکهای بین ماهوارهای را برای کنترل حرکت وضعی ماهوارهها نسبت به یکدیگر استفاده مینماید.
الگوریتم سودا یک ابزار سودمند چه برای توسعه مفهوم ماموریتها و چه برای تحقیقات مرتبط با توسعه سامانههای پیشرانشی است چراکه نیروی پیشرانی که مورد نیاز است رانشگر ماهواره تولید کند تا بتواند آن را درون دسته نگه دارد مشخص میکند. این الگوریتم تاکنون برای دو نوع توزیع توسعه یافته است: توزیع قطاری و توزیع بیضوی.
در توزیع قطاری موقعیت هر ماهواره با توجه به ماهوارههای قبلی و بعدی خود مشخص میشود. اما در توزیع بیضوی ماهوارهها درون یک بیضیگون (Ellipsoid) حرکت میکنند که مرکز آن در یک مدار مشخص قرار دارد. ماهوارهها میتوانند در داخل این بیضیگون آزادانه حرکت کنند اما نمیتوانند از آن خارج شوند.
گام بعدی در پروژه سودا این است که الگوریتمهای پیشآگهی نیز به آن اضافه شود تا در صورت بروز مشکل در یکی از بخشهای مجموعه ماهوارههای در حال پرواز، حرکت دیگر ماهوارهها دچار مشکل نشود.