Starling群体的延长任务测试了无GPS导航，利用机载星体跟踪进行自我轨道确定和太空物体目录更新。（图片来源：NASA/Daniel Rutter）在太空中没有GPS？一个卫星实验可能找到了解决方案。NASA的Starling任务由四个在低地球轨道（LEO）的小卫星组成，通过使用其他卫星作为移动地标来测试导航。希望此技术能使未来的任务在没有GPS的情况下进行导航。NASA在周一（8月17日）宣布，这个已有三年的技术演示将延长其以往的到期日期，至少延续到2028年。目标是充分利用这项与行业合作伙伴EraDrive合作的机载实验，名为FALCON（意为“快速自主失踪空间基于目录的光学导航”）。NASA官员在周一的声明中表示：“随着NASA为更多超越地球轨道的任务做准备，像FALCON这样的技术将支持月球卫星群、分布式科学任务和人类探索。”虽然NASA的应用是民用的，但美国国防部（DoD）也在研究替代GPS解决方案，担心有限数量的GPS卫星可能会受到敌对势力的威胁。例如，今年早些时候，太空部队的SpaceWERX和太空系统指挥共同发起了一项旨在寻求“定位、导航和计时”（PNT）在太空能力的新想法的倡议。然而，FALCON的目标是应对巨大的距离。虽然地球轨道上的卫星可以充分利用像GPS这样的专门构建的导航标志，但随着任务距离的增加，这种访问很快就会减弱。这并非仅仅是一个抽象的担忧；NASA的目标是在2028年的阿尔忒弥斯IV号任务中再次将宇航员送往月球表面，作为建立月球基地更大努力的一部分。工业界和军方也对月球及其周围区域（称为月球间空间）非常感兴趣，以及如何在这一新环境中进行最佳导航。月球的轨道也为导航带来了复杂性；例如，2025年，加拿大外层空间研究所报道说，“质量浓缩”或称为mascons的物体会向环绕卫星施加拉力，可能会影响它们的轨迹，在某些情况下甚至导致其坠毁于月球表面。但在月球测试之前，NASA希望先在本地进行更多的学习。它与EraDrive合作，这是一家自驾飞船导航公司，起源于斯坦福大学的一组，提供了FALCON的飞行软件和算法。实验利用Starling的摄像头数据，以及航天器上的目录，绘制周围数千颗已知卫星和太空物体。该任务不仅测试“无GPS导航”，还展示了空间态势感知（SSA）——即理解航天器周围环境（包括其他卫星）的能力。其他航天器，如SpaceX的Starlink宽带卫星，使用SSA自动躲避低地球轨道中的太空垃圾威胁。Starling团队希望带来更多导航和SSA的能力。“FALCON的结果可能对在轨太空交通监测、碰撞避免和替代导航产生深远影响，”NASA小型航天器和分布式系统项目的项目经理Roger Hunter在声明中表示。NASA计划在未来十年左右，在月球上建立一个永久性基地，通过逐步的方法。（图片来源：NASA）FALCON在其前三年中实现了两个重大里程碑。对于PNT，航天器使用其摄像头观察其他卫星和物体，并将其信息与机载数据库匹配，该数据库包含来自公开可用的国防部记录的大约20,000个物体。“然后，FALCON利用观察到的和验证的物体作为参考点确定Starling的轨道，”NASA表示。FALCON的在轨观察还帮助任务管理人员更好地理解200个独立物体的轨迹，超出了国防部目录中的轨道估计。这项估计工作仅在三天内完成，并且是自主进行的，这意味着地面操作员并未参与。“通过FALCON实现的自我轨道确定能力是航天器使用光学摄像机进行导航的首次，其是通过与其他太空物体的相对位置进行导航，”NASA表示。“此外，目录更新实验在Starling上产生了比地面站提供的更好的物体位置预测。”Starling的四个航天器在大约350英里（565公里）的高度运行，这比最初计划的高出约6英里（10公里）。这是因为SpaceX建议任务管理人员，Starling的任务计划使其面临接近已在340英里（555公里）轨道壳中运行的Starlink卫星的风险。