Sur Terre, le GPS rend bien des services. Dans l’espace aussi, tant qu’on ne s’éloigne pas trop. Autour de la Lune ou dans l’espace lointain, en revanche, il faut trouver autre chose. C’est précisément ce que teste la NASA avec FALCON, pour « Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation ». Développé avec EraDrive, une jeune pousse issue de l’université Stanford, le système combine un logiciel embarqué, les caméras des satellites Starling et un catalogue recensant environ 20.000 objets en orbite.
Les satellites comme points de repère
Le principe est assez malin : au lieu d’attendre qu’un réseau de navigation lui indique où il se trouve, le satellite regarde autour de lui. Les quatre CubeSats de la mission Starling utilisent des « star trackers », des caméras servant normalement à reconnaître les étoiles pour déterminer l’orientation d’un engin. FALCON les exploite aussi pour identifier des satellites et des débris spatiaux.
Une fois un objet repéré, le logiciel le compare à son catalogue. Sa position connue devient alors un point de référence permettant au satellite de calculer sa propre orbite. Selon la NASA, c’est la première fois qu’un engin détermine ainsi de manière autonome sa position avec des caméras optiques, en se basant sur sa position relative à d’autres objets spatiaux.
FALCON sait aussi rendre la pareille à ses voisins. Pendant trois jours, le système a amélioré les estimations orbitales de plus de 200 objets sans intervention des équipes au sol. Certaines prédictions calculées directement à bord de Starling se sont même révélées plus précises que celles du catalogue utilisé comme référence.
La NASA y voit plusieurs usages possibles, notamment pour surveiller le trafic spatial, mieux anticiper les collisions ou fournir une solution de navigation quand le GPS n’est plus disponible. Lancée en juillet 2023, Starling est justement conçue pour tester l’autonomie de petits groupes de satellites. Ses quatre CubeSats doivent apprendre à communiquer, se déplacer et coordonner leurs observations avec le moins d’aide possible depuis la Terre.
La mission a déjà testé la planification automatique de manœuvres, les communications directes entre satellites ou encore la navigation en groupe. L’objectif est particulièrement intéressant pour les missions lointaines, où les communications avec la Terre deviennent plus lentes et moins disponibles.
FALCON poursuivra ses essais plus tard cette année. Les quatre satellites Starling devront alors partager leurs observations afin d’affiner ensemble leur position. De quoi préparer des essaims de satellites capables de se repérer collectivement, sans avoir à demander constamment leur chemin aux équipes au sol.