Bei der zukünftigen Erforschung von Mond und Mars werden Astronauten für wichtige Dienste wie Navigation, Wetter und Kommunikationsrelais auf Satelliten angewiesen sein. Um Latenzprobleme bei der Kommunikation zwischen der Erde und anderen Planetensystemen während Langzeitmissionen im Weltraum zu lösen, wurde das Projekt Distributed Spacecraft Autonomy (DSA) unter der Leitung des Ames Research Center der NASA entwickelt. Das DSA-Projekt zielt darauf ab, die Missionseffizienz zu verbessern, indem die gemeinsame Autonomie verteilter Raumfahrzeugmissionen getestet wird, um ihnen zu ermöglichen, autonome Entscheidungen zu treffen und sich mit minimalem menschlichen Eingriff an Veränderungen anzupassen.

DSA ermöglicht Satelliten autonomes Arbeiten und ermöglicht ihnen, Dienste bereitzustellen, ohne auf Bodenbefehle warten zu müssen. Mehrere Satelliten agieren als Schwarm und teilen sich ein „gemeinsames Gehirn“, um Ziele zu erreichen, die für einzelne Satelliten unerreichbar wären. Die von der NASA entwickelte DSA-Software erstellt dem Schwarm eine Aufgabenliste und integriert die Perspektiven der einzelnen Raumfahrzeuge, um einen optimalen Aktionsplan zu entwickeln. Dieser Plan wird durch Entscheidungsbäume und mathematische Modelle unterstützt, die dem Schwarm helfen, sich an Veränderungen anzupassen und Probleme zu lösen.

Die erste DSA-Demonstration im Weltraum wurde von der Starling-Konstellation aus vier Kleinsatelliten durchgeführt, die seit Juli 2023 in Betrieb ist und Schwarmtechnologie demonstriert. Die Starling-Mission nutzte DSA zunächst, um wissenschaftliche Beobachtungen zu optimieren, Beobachtungsinhalte autonom zu bestimmen und einzigartige Messungen durchzuführen. Die DSA-Software ermöglichte es der Konstellation, Forschungsinhalte selbstständig zu bestimmen und die Arbeitslast so zu verteilen, dass die Mission erfolgreich abgeschlossen werden konnte. Die Starling 1.0-Demonstration erreichte zahlreiche Premieren und legte den Grundstein für die Starling 1.5+-Mission.

Während der erweiterten Starling-Mission testete das DSA kontinuierlich die Programmiersprache PLEXIL und demonstrierte damit autonome Wartungsfähigkeiten. Dadurch konnte der Schwarm den Betrieb des Raumfahrzeugs verwalten, Probleme beheben und Software-Updates verteilen. Diese verbesserte Autonomie ermöglicht Schwarmoperationen im Weltraum, reduziert Kommunikationslatenzen, optimiert Missionen und senkt den Arbeitsaufwand. Um die Skalierbarkeit von DSA zu untersuchen, führte das Team fast 100 Tests durch, bei denen ein virtueller Schwarm kleiner Raumfahrzeuge auf dem Mond simuliert und Schwarmflüge in verschiedenen Maßstäben demonstriert wurden. Eine zweite Testrunde, die 2026 beginnen soll, wird mithilfe eines Flugcomputers noch größere Schwarmflüge demonstrieren.

Die Orbital- und Simulationstests der DSA bilden die Grundlage für die Ausweitung der Anwendung verteilter autonomer Raumfahrzeugschwärme. Die Entwicklung und Demonstration dieser Technologien wird die Effizienz steigern, Kosten senken und die Fähigkeiten der NASA erweitern. Dadurch eröffnen sich neue Möglichkeiten für autonome Raumfahrzeugschwärme zur Unterstützung von Missionen zum Mond, zum Mars und darüber hinaus.