Bozuk uyduya kendi kendine yanaşma: CORTEX motor arızasını laboratuvarda atlattı

Arızalanan ve sinyal veremeyen bir uyduyu onarmak için ona yaklaşacak bir servis aracı, yer kontrolünü beklemeden kendi kararlarını vermek zorunda. Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign'de havacılık ve uzay mühendisliği öğretim üyesi Minduli Wijayatunga ve ekibinin geliştirdiği CORTEX adlı çerçeve, bu yakın mesafe yanaşmayı otonom olarak planlıyor ve motor arızası ya da sensör hatası gibi beklenmedik durumlardan toparlanabiliyor.

CORTEX, "Convex Optimization for Rendezvous Trajectory Execution" yani "yanaşma yörüngesi yürütmesi için dışbükey optimizasyon" adının kısaltması. Wijayatunga, Julian Guinane, Nathan D. Wallace ve Xiaofeng Wu'nun çalışması Acta Astronautica dergisinde yayımlandı; makalenin ön baskısı Şubat 2026'da arXiv'de paylaşılmıştı.

Bilinçsiz hastaya yaklaşmak

Alçak Dünya yörüngesi giderek kalabalıklaşıyor. Makaleye göre bu bölgede izlenen cisim sayısı 2019'da yaklaşık 13.700 iken 2025'te 24.185'e çıktı; bu, altı yılda yaklaşık yüzde 76'lık bir artış. Illinois Üniversitesi'nin açıklamasında ESA verilerine dayanılarak yörüngede yaklaşık 19.440 uydu bulunduğu ve bunların 3.540'ının çalışmadığı ya da konum bildiren bir sinyal yaymadığı belirtiliyor. Wijayatunga ayrıca 8.000 metrik tonu aşan ve hiçbiri "iş birliği yapamayan" yani itki uygulayamayan ya da sinyal gönderemeyen bir enkaz yükünden söz ediyor.

İş birliği yapmayan bir hedefe yaklaşmak, araştırmacının benzetmesiyle bilinçsiz bir hastaya müdahale etmeye benziyor: Servis aracı hedeften hiçbir yardım almadan onu izlemeli, yolunu hesaplamalı ve yaklaşmalı. Wijayatunga'ya göre bu işin otonom yapılması şart, çünkü yerle iletişimde gecikmeler var ve iletişim kurulabilecek zaman pencereleri sınırlı. Araç, "devam mı, dur mu" kararlarını yerden yanıt beklemeden verebilmeli.

CORTEX nasıl çalışıyor?

Makaleye göre CORTEX üç parçayı birleştiriyor. Birincisi derin öğrenmeye dayalı bir algı hattı: kamera görüntülerinde hedef üzerindeki kilit noktaları tanıyan bir sinir ağı, aracın hedefe göre konumunu bir kestirim filtresine aktarıyor. İkincisi, yörüngeyi dışbükey optimizasyonla tasarlayan iki katmanlı bir planlayıcı. Dışbükey optimizasyon, çözümü hızlı ve öngörülebilir sürede bulunabilen bir matematik problemi türü; bu da yerleşik bilgisayarlarda çalıştırmayı kolaylaştırıyor.

Planlayıcı, hedefin çevresindeki giriş yasak bölgeyi, yaklaşma koridorunu ve motor egzozunun hedefe çarpmaması gibi kısıtları gözetiyor. Wijayatunga'nın vurguladığı yeniliklerden biri, tutulmaların, yani aracın Dünya'nın gölgesine girdiği dönemlerin hesaba katılması: CORTEX, hedefi görmek için yeterli güneş ışığı olan bir pencerede yakın operasyonları tamamlayacak biçimde bekleme noktaları belirliyor. Üçüncü parça ise güdüm: Araç planlanan rotadan çok saparsa CORTEX yeni bir rota üretip yeniden yaklaşıyor; giriş yasak bölgenin ciddi biçimde ihlal edildiği durumda ise yaklaşmayı iptal edip pasif olarak güvenli bir yörüngeye çekiliyor ve daha sonra yeniden deniyor.

İtilen araç, kapatılan motorlar

Ekip çerçeveyi iki aşamada sınadı. Basilisk adlı yazılım ortamında yapılan Monte Carlo simülasyonlarında başlangıç konumu belirsizlikleri, itki büyüklüğü hataları ve atlanan motor ateşlemeleri denendi. İncelenen en zorlu senaryoda bile kenetlenme anındaki konum hatası ortalama 36,85 milimetre, hız hatası saniyede 1,25 milimetre oldu.

Donanım testlerinde ise hava yastıklı düz bir masa üzerinde kayan, tam alt sistemli deneme uyduları kullanıldı. Üniversitenin açıklamasına göre servis aracı rotasından çıkarmak için elle itildi, çalışması gereken motorlar kapatıldı, durum ve itki hataları yapay olarak büyütüldü. Bu düzenekte 10'u olağan, 8'i yeniden planlama ya da iptal gerektiren 18 senaryo koşuldu; kenetlenme hataları konumda ortalama 8,09 milimetre, hızda saniyede 2,23 milimetre ölçüldü. Wijayatunga, bazı testlerde aracın yaklaşma koridorunu ihlal edince geri çekildiğini, bazılarında ise toparlanıp görevine devam ettiğini anlatıyor.

Sırada ne var?

Testler yerdeki iki boyutlu bir düzenekte yapıldı; gerçek yörüngede üç boyutlu hareket, uzun süreli algılama sorunları ve uzay ortamı ek zorluklar getirecek. Wijayatunga, iş birliği yapmayan bir hedefe otonom servisin henüz denenmediğini, ancak bu tür bir hedefe yakın yaklaşmanın Astroscale'in ADRAS-J görevinde uzayda gösterildiğini hatırlatıyor. Ekip şimdi yaklaşmanın 30 ile 3 kilometre arasındaki uzak evresini pekiştirmeli öğrenmeyle yeniden planlamak gibi yan projeler üzerinde çalışıyor. Ölü uydulara yaklaşmayı hedefleyen başka girişimler de var; bunlardan biri NASA destekli SSPICY görevi.