Juice przeprowadza test przelotu Callisto
Za siedem lat, w kwietniu 2031 roku, misja ESA Juice przeleci obok księżyca Jowisza Callisto, oferując naukowcom kuszące spojrzenie na tajemniczy, pokryty kraterami obcy świat.
To może wydawać się odległe, ale w świecie operacji statków kosmicznych nigdy nie jest za wcześnie, aby rozpocząć przygotowania.
Zespoły w centrum operacyjnym misji ESOC ESA w Niemczech niedawno "oszukały" model inżynieryjny Juice, aby myślał, że jest już na Callisto, aby przetestować autonomiczne oprogramowanie nawigacyjne misji.
Kiedy Juice dotrze do Callisto, duże opóźnienie komunikacyjne między Ziemią a systemem Jowisza będzie oznaczać, że nie może sobie pozwolić na czekanie na odpowiedź od kontroli misji, jeśli coś pójdzie nie tak.
Chociaż mamy dobre pojęcie o tym, gdzie Callisto będzie w kwietniu 2031 roku, nie znamy jej pozycji na tyle dokładnie, aby zagwarantować, że trajektoria Juice'a poprowadzi go przez pole grawitacyjne Callisto dokładnie we właściwy sposób, aby idealnie ustawić go w linii do bardzo dokładnych pomiarów naukowych.
W czasie potrzebnym na wysyłanie i odbieranie wiadomości między Jowiszem a Ziemią, kierunek, w którym Juice kieruje swoje instrumenty teledetekcyjne, może dryfować tak daleko od kursu, że nauka może zostać pominięta, a kluczowe cele misji mogą zostać naruszone.
Nawet niewielka rozbieżność może być straszna dla nauki, ponieważ niektóre instrumenty Juice muszą być skierowane na określone regiony Callisto z dokładnością do ułamka stopnia, aby wykonać swoje pomiary.
"Potrzebujemy Juice, aby móc reagować własnymi "oczami" i własnym "mózgiem"" - mówi Ignacio Tanco, dyrektor operacyjny lotu Juice. "Kiedy Callisto pojawi się w polu widzenia kamery nawigacyjnej, musi być w stanie zidentyfikować ważne cechy na powierzchni księżyca, obrócić się, aby skierować na nie swoje instrumenty, a następnie kontynuować obrót, aby utrzymać je w polu widzenia, gdy przelatuje obok."
Zespoły ESA latają statkami kosmicznymi do nowych i ekscytujących miejsc w całym Układzie Słonecznym. Aby trenować do ważnych działań i pomagać w diagnozowaniu i rozwiązywaniu problemów napotykanych przez statki kosmiczne oddalone o miliony kilometrów, używają jedynej w swoim rodzaju repliki, która pozostaje na Ziemi. Ten "model inżynieryjny" jest dokładną kopią sprzętu, oprogramowania, systemów elektrycznych i instrumentów, które są wysyłane w przestrzeń kosmiczną.
Zespół Juice wykorzystał swój model inżynieryjny do przetestowania autonomicznego oprogramowania nawigacyjnego, które utrzyma Juice na torze w systemie Jowisza.
"Oszukali" go, aby uwierzył, że znajduje się na Callisto, wyświetlając serię obrazów księżyca na wiernej replice kamery nawigacyjnej statku kosmicznego, aby zobaczyć, jak zareaguje.
Obrazy o wysokiej rozdzielczości, wygenerowane przez model komputerowy, przedstawiały Callisto w dokładnej orientacji i fazie, w jakiej Juice zobaczy go, gdy dotrze na miejsce za siedem lat.
"To nie było tak proste, jak przygotowanie obrazów z wyprzedzeniem i odtworzenie wideo przed kamerą nawigacyjną" - mówi Giulio Pinzan, inżynier operacyjny statku kosmicznego ESA, który nadzorował działanie.
"Oprogramowanie nawigacyjne musiało reagować na te obrazy. Jeśli zauważyło, że zbliża się do Callisto pod złym kątem lub jest zwrócone w złym kierunku, musiało spróbować skorygować te błędy bez naszej pomocy."
"Oznaczało to, że widok Callisto musiał reagować na działania statku kosmicznego w czasie rzeczywistym. Skutecznie przywiązaliśmy wciągający zestaw słuchawkowy wirtualnej rzeczywistości do kamery Juice i pozwoliliśmy mu poruszać się niezależnie w tej wirtualnej przestrzeni."
Zespoły ESA i producenta Juice, firmy Airbus, przeznaczyły trzy dni na test przelotu Callisto. Operatorzy statku kosmicznego, naukowcy oraz inżynierowie mechanicy, elektrycy i programiści spodziewali się spędzić wiele dni na napotykaniu i rozwiązywaniu problemów, zanim w końcu osiągną czysty przelot, w którym Juice zareaguje dokładnie tak, jak chcieli.
Aby uczynić ten test jeszcze trudniejszym, nie mieli dostępu do jednego z najważniejszych narzędzi w zestawie narzędzi operacyjnych statku kosmicznego. Zwykle, zanim taki złożony test zostanie przeprowadzony na fizycznym modelu inżynieryjnym statku kosmicznego, jest on najpierw uruchamiany na całkowicie cyfrowym symulatorze oprogramowania statku kosmicznego, który nie ma fizycznych części.
To tutaj napotyka się i rozwiązuje większość problemów, a testy są przeprowadzane tylko na fizycznym modelu inżynieryjnym, gdy operatorzy mają już dobre pojęcie o tym, czego się spodziewać.
"Ale ten scenariusz jest tak złożony, że obecnie nie można go symulować za pomocą symulatora oprogramowania Juice" - mówi Giulio Pinzan. "Przystępowaliśmy do tego testu zupełnie w ciemno."
Jednak, wbrew ich oczekiwaniom, zespół odniósł sukces już przy pierwszej próbie pierwszego dnia. Oprogramowanie nawigacyjne Juice zablokowało się na właściwych regionach Callisto, utrzymywało instrumenty skierowane bezpośrednio na nie i bezpiecznie utrzymywało prawidłową trajektorię podczas wymagającego przelotu.
"Naprawdę musimy szczególnie pochwalić nasz zespół Flight Dynamics" - mówi Giulio. "Ich obliczenia matematyczne były trafne i pozwoliły nam przejść przez czysty przelot już przy pierwszej próbie, pomimo braku doświadczenia, które zwykle zdobywają podczas eksperymentowania z symulatorem oprogramowania. To było naprawdę niesamowite. Zaskoczyli nawet nas."
"Zespół Airbus wykonał również niezwykłą pracę, przygotowując model inżynieryjny na czas testu, jednocześnie dostarczając nam wszystkich szczegółów, których potrzebowaliśmy do prawidłowego działania autonomicznego systemu nawigacji."
Przelot Callisto jest jednym z najbardziej wymagających scenariuszy, z jakimi zmierzy się Juice i jest jednym z najtrudniejszych do skonfigurowania i przeprowadzenia za pomocą modelu inżynieryjnego.
Model został przetransportowany z Airbus we Francji do ESOC w Niemczech w lutym. Wraz z pomyślnym zakończeniem tego ostatecznego testu, jest on teraz w pełni skonfigurowany, zespoły ESA są w pełni przeszkolone w zakresie jego obsługi i został oficjalnie przekazany.
Zespół Juice musi teraz potwierdzić, że model lotny zachowuje się dokładnie tak samo, jak model inżynieryjny, przeprowadzając podobny test w kosmosie. Jednak jedyne możliwości śledzenia dużego obiektu za pomocą kamery nawigacyjnej Juice pojawią się podczas przelotów planetarnych.
Nadchodząca asysta grawitacyjna Księżyc-Ziemia w sierpniu tego roku nie jest opcją dla tego testu. Podczas tego podwójnego przelotu Juice minie Księżyc, a następnie Ziemię niecałe 24 godziny później, aby ukraść energię z obu ciał w krótkim odstępie czasu. Jest to bardzo delikatny manewr, który nigdy wcześniej nie był próbowany, a wszystkie ręce będą musiały być gotowe do reagowania na wszelkie anomalie w każdej chwili.
Polubiłeś już tę stronę, możesz ją polubić tylko raz!
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
