Алгоритм CORTEX обеспечил стыковку спутников с точностью 8 мм на стенде
Инженеры разработали и испытали систему автономного сближения аппаратов, показавшую субсантиметровую точность на стенде с холодным газом.
Аэрокосмические инженеры разработали и протестировали алгоритмический комплекс CORTEX (Convex Optimization for Rendezvous Trajectory EXecution), предназначенный для автономного сближения с некооперируемыми космическими аппаратами на близких дистанциях, сообщается в журнале Acta Astronautica sciencedirect.com
Acta Astronauticasciencedirect.comОткрыть источник ↗. Система строит траектории и управляет аппаратом в условиях погрешностей датчиков, приводов и орбитальной динамики без команд с Земли.
Разработка направлена на обслуживание неисправных спутников и сведение космического мусора, когда временная задержка сигнала исключает ручное телеуправление. По данным Европейского космического агентства, на околоземной орбите находится около 19 440 спутников, из которых 3 540 не функционируют, а общая масса орбитального мусора превышает 8 000 метрических тонн. CORTEX планирует маневры с учетом затенений, выбирая окна солнечного освещения для визуального контроля цели.
Архитектура перепланирования и безопасность
Программный комплекс объединяет конвейер машинного зрения и планирование траектории на основе методов выпуклой оптимизации. CORTEX в реальном времени отслеживает отклонения от номинальной траектории. При отказе двигателей или сильных возмущениях алгоритм пересчитывает профиль сближения либо отменяет операцию и уводит аппарат на пассивно безопасную орбиту ожидания, предотвращая вход в запретную зону цели.
Численное моделирование и испытания на стенде
Авторы провели двухэтапную верификацию комплекса sciencedirect.com
Acta Astronauticasciencedirect.comОткрыть источник ↗. Сначала система прошла испытания методом Монте-Карло по 500 запусков на каждый режим ошибок в среде Basilisk с детальным моделированием динамики, зрения и ориентации. В режиме максимальных возмущений терминальная ошибка стыковки составила 25,99 ± 21,00 мм по положению и 0,371 ± 0,440 мм/с по относительной скорости.
Затем систему испытали в 18 сценариях на плоском аэродинамическом стенде с двигателями на холодном газе и системой оптического захвата движения. В ходе физических экспериментов с имитацией сбоев тяги и ручных возмущений CORTEX продемонстрировал терминальную ошибку позиционирования 8,09 ± 5,29 мм при остаточной относительной скорости 2,23 ± 1,72 мм/с.
