NASA hat im September 2026 ein neuartiges Navigationssystem namens FALCON getestet, das Satelliten eine eigenständige Positionsbestimmung ohne GPS ermöglicht. Das System nutzt fremde Raumfahrzeuge und Weltraumschrott als optische Landmarken und verbesserte im Rahmen der Starling-Mission gleichzeitig die Umlaufbahnen von über 200 Objekten innerhalb von drei Tagen.
Raumfahrtmissionen im tiefen Weltall oder in der Nähe des Mondes stehen seit jeher vor einem grundlegenden Problem: Herkömmliche GPS-Signale, die Satelliten und Geräte wie Receiver in Smartphones, Autos, Flugzeugen und Schiffen auf der Erde zur Bestimmung von Position und Zeit nutzen, werden dort schwach, unzuverlässig oder brechen komplett ab. Um diese Abhängigkeit von externen terrestrischen Netzen zu verringern, hat die US-Raumfahrtbehörde NASA ein optisches Navigationsverfahren getestet, das Raumfahrzeugen zu völliger Unabhängigkeit verhelfen soll. Die Technologie setzt auf bestehende Objekte im Erdorbit als universelle Orientierungspunkte.
FALCON-Technologie nutzt Weltraummüll als Orientierungspunkte
Das System trägt den Namen FALCON, was für Fast Autonomous Lost-in-space Catalog-based Optical Navigation steht. Im Zuge der Starling-Demonstrationsmission griffen die Onboard-Kameras des Satelliten auf einen an Bord gespeicherten Katalog von etwa 20.000 Weltraumobjekten zurück. Anstatt sich auf Funksignale von der Erde zu verlassen, erfassen diese Sensoren andere Satelliten und Trümmerteile im All. Der integrierte Zuordnungsalgorithmus vergleicht die optischen Beobachtungen mit den Katalogdaten und leitet daraus die eigene Position im Raum ab.
Die Erprobung zeigte, dass bereits drei aufeinanderfolgende Beobachtungen ausreichten, um aus dem anfänglichen Orientierungsverlust heraus eine Lösung zu finden. Sobald eine ungefähre Beobachterposition verfügbar war, identifizierte der Zuordnungsalgorithmus 88 Prozent der geeigneten Objektbeobachtungen korrekt. Aus mehreren Bildzeitpunkten ließ sich anschließend eine erste eigene Umlaufbahn bestimmen und schrittweise verfeinern, wobei die Schätzung in der anspruchsvollen Standardsimulation innerhalb einer Umlaufbahn konvergierte. Im eingeschwungenen Zustand lagen die Positionsfehler bei ungefähr 200 Metern radial und quer zur Bahn, in Flugrichtung aber bei rund zwei Kilometern. Simulationen verdeutlichten jedoch, dass die Genauigkeit stark von der räumlichen Verteilung der sichtbaren Objekte abhängt; bei ungünstiger Geometrie entstanden in einzelnen simulierten Positionslösungen Fehler von mehr als 60 Kilometern, während Fehler im Objektkatalog vor allem die Schätzung in Flugrichtung verzerrten.
Automatische Korrektur von Objektkatalogen im Erdorbit
Neben der reinen Eigenortung erfüllte das System eine zweite Aufgabe mit großem Nutzen. Mission controllers loaded a catalogue containing about 20,000 space objects and their predicted orbits onto Starling. Die Software glich die von den Kameras gesammelten Messungen mit den vorausberechneten Daten ab und korrigierte die Bahnwerte eigenständig. Innerhalb von nur drei Tagen präzisierte das System laut NASA die bekannten Umlaufbahnen von mehr als 200 Objekten ohne Eingriff vom Boden. EraDrive gibt für den Vergleich mit Starlink-Ephemeriden an, dass die Online-Korrektur Positionsfehler gegenüber den Bahnelementen von Space-Track um 50 Prozent verringerte.
Dieser Prozess verringerte die Positionsfehler im Vergleich zu den bisherigen Daten deutlich, wodurch das Experiment Navigation und Weltraumlageerfassung in einem System vereinte. Vorhandene Sternsensoren werden dabei nicht nur zur Bestimmung der Ausrichtung genutzt, sondern liefern zusätzliche Messungen für die eigene Bahn und für andere Objekte.
„FALCON is yet another success for the Starling demonstration mission. The results from FALCON can have far-reaching implications for on-orbit space-traffic monitoring, collision avoidance, and alternative navigation,said Roger Hunter, programme manager for NASA’s Small Spacecraft and Distributed Systems programme at NASA’s Ames Research Center in California’s Silicon Valley.
Ausblick und künftige Anwendungen
Die beteiligten Institutionen bewerten die Ergebnisse als wichtigen Schritt für künftige Satellitenschwärme, verteilte Wissenschaftsmissionen und eine stärker autonome Verkehrsüberwachung im All. Die NASA sieht den Ansatz als möglichen Baustein, da die Technologie lunar satellite swarms und verteilte Missionen unterstützen kann, bei denen eine stärkere Autonomie gegenüber bodengestützten Systemen unerlässlich ist.
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