Kontrola lotu: zespół prowadzący Herę do jej planetoidy
Najpierw misja Hera, prowadzona przez europejską agencję kosmiczną, oddzieliła się od nośnika 7 października 2024 roku, a następnie rozpoczęła się długa faza rejsu ? podróż pojazdu kosmicznego wielkości auta przez miliony kilometrów pustki, w stronę skalistego celu.
Najważniejsze momenty związane z Hersą, zaczynając od pierwszego oddzielenia od nośnika, nadzoruje zespół kontroli lotu w Głównej Sali Kontrolnej Centrum Kontroli Misji w Darmstadzie, Niemcy, znanej z relacji medialnych o dramatycznych operacjach kosmicznych.
Podczas rejsu prace nadzoruje także odrębny Budynek D i mniejsza sala z przeszklonymi ścianami, przypominająca biuro o otwartym planie.
Ta Międzyplanetarna Sala Kontrolna obsługuje wszystkie misje poza orbitą Ziemi, w tym także te kierowane w stronę Merkurego i Słońca, wraz z Hersą.
Zespół kontroli lotu, liczący około siedmiu osób, komunikuje się z Hersą z tego miejsca podczas fazy rejsu, zwykle w dwóch "przebiegach" w tygodniu.
Sesje te trwają około osiem godzin, podczas których jedna z głównych anten głębokiego kosmosu o średnicy 35 metrów, rozmieszczonych na całym świecie, kieruje się na dokładny punkt na niebie, w którym znajduje się Hera.
Hera sama ustawia swoją własną antenę w kierunku Ziemi, umożliwiając dwukierunkową łączność: nowe polecenia trafiają na statek w tym samym czasie, co telemetry z niego jest odbierane, dając wgląd w bieżący stan i poszczególnych podsystemów.
Kierownik operacji misji wyjaśnia, że w fazie rejsu prowadzi się okresowe serwisowanie platformy, aby zapewnić, że różne podsystemy pozostają w dobrym stanie, a także skontrolować instrumenty dla naukowców. Jednak intensywność tych działań utrzymuje się na możliwie najniższym poziomie, aby skupić się na przygotowaniach do nadchodzącej, eksploracyjnej fazy asteroid.
? Zwiedzający mogą być zaskoczeni elastycznością pracy zespołu ? dodaje współpracownik: ? To ambitne i wymagające zadanie, ale dążymy do spokojnej atmosfery. Nie trzeba przebywać w sali kontrolnej non-stop, bo nie mamy stałego połączenia z Hersą i nie operujemy joystickiem.
? Zamiast tego mamy przemyślane, zweryfikowane procesy, zautomatyzowane tak bardzo, jak to możliwe, a nadchodzący miesiąc szkoleniowy dla statku kosmicznego jest już szczegółowo zaplanowany ? to nasz krótkoterminowy cykl planowania.
W praktyce żyjemy w myśleniu o przyszłości i planowaniu z wyprzedzeniem.
Po przelocie, jeśli pojawi się nieprawidłowo działanie ? zwane "awaryjną sytuacją" ? mogą być potrzebne działania naprawcze. Podejmowane są one decyzjami grupowymi z wystarczającym wyprzedzeniem na kolejny przelot później w tygodniu, z instrukcjami, które zawsze są rygorystycznie weryfikowane przed uplinkowaniem.
Przygotowania do fazy asteroid są uzupełniane planowaniem krótkoterminowym i długoterminowym. Współpraca z naukowcami ma na celu zaplanowanie obserwacji w planie lotu oraz przygotowanie wszystkich aspektów fazy asteroid ? sześciomiesięcznego okresu, podczas którego Hera będzie prowadzić zbliżone obserwacje planetoidy.
Sylvain Lodiot, kierownik działu Operacji Zewnętrznego Układu Słonecznego i Obrony Planetarnej, zwraca uwagę: ? Częstotliwość przebiegów wzrośnie do jednego na dzień lub więcej podczas kluczowych wydarzeń, takich jak dwa manewry w głębokim kosmosie, przelot Marsa w marcu 2025 roku i aktualizacja oprogramowania, a potem podczas nadchodzącej fazy asteroid.
? To nie znaczy, że reszta czasu była cicha! To jeden z najtrudniejszych okresów rejsu wśród misji kosmicznych. Wynika to z faktu, że start Hersy musiał nastąpić zgodnie z harmonogramem: opóźnienie startu mogłoby przedłużyć podróż, więc wiele zadań trzeba było odłożyć na później.
Bezpieczeństwo na pierwszym miejscu
Oprogramowanie lotu początkowo nie posiadało pełnej możliwości "wykrywania błędów, izolacji i odzyskiwania" (FDIR). Oznaczało to, że misja mogła nie być w stanie automatycznie radzić sobie z błędami na pokładzie.
Porównywano to do chodzenia po linie wysokiego napięcia bez liny bezpieczeństwa, dlatego zespół musiał uważnie nadzorować misję, aż do momentu wprowadzenia zdolności FDIR. Ta krytyczna funkcja została osiągnięta dzięki współpracy z głównymi wykonawcami i dostawcami oprogramowania oraz systemów na pokładzie.
Przygotowanie Hery i CubeSatów do lotu autonomicznego
Kolejnym dużym krokiem była jedna z najtrudniejszych kampanii testowych przeprowadzonych w ESOC: przetestowanie całej autonomicznej funkcjonalności Hery wokół dwóch docelowych asteroid i interakcji z parami CubeSatów, które Hera wystrzeli.
Największym wyzwaniem była złożoność triady statków kosmicznych, które same nawigują wokół pary asteroid bez bezpośredniego nadzoru człowieka w czasie rzeczywistym. Walidacja, że niezbędna autonomia działa zgodnie z planem, trwała ponad rok i pół i łącznie wymagała 50 dni testów naziemnych.
Sylvain Lodiot dodaje: ? Celem testów było zapewnienie solidnej pewności, że zaktualizowane oprogramowanie lotu do fazy asteroid Hera jest gotowe do instalacji. Teraz mamy to oprogramowanie na pokładzie i możemy uruchomić wszystkie instrumenty Hersy oraz przetestować sposób jej lotu i komunikacji z CubeSatami, całkowicie autonomicznie.
Oprogramowanie umożliwiające autonomiczną nawigację wokół systemu asteroid jest całkowicie nowe; inżynier zespołu kontroli lotu, Ritchie Kay, tłumaczy: ? Dzięki tej funkcjonalności statek może utrzymywać dobrą orientację w kierunku dowolnej asteroidy przez cały czas, niezależnie od zmian trasy. To nie było możliwe na poprzednich misjach, ale pozwala Hersie latać bliżej asteroidy bezpiecznie ? statek może odlecieć, jeśli wykryje ryzyko kolizji.
Wraz z symulacjami na ziemi, operatorzy pracujący z Zespołem Dynamiki Lotu ESOC skorzystali z okazji, by przetestować autonomię Hersy w praktyce. Obejmowało to prowadzenie obserwacji cech powierzchni podczas przelotu koło Marsa oraz próby skierowania po starcie w stronę Ziemi i Księżyca jako substytutu docelowego układu asteroid binarnych.
Ritchie wspomina: ? Była późna noc i cały zespół był zmęczony po operacjach Startu i Wczesnej Orbity, ale wszyscy przyszli, by zobaczyć i cieszyć się chwilą, gdy Hera zdołała zdalnie przesłać zdjęcia Ziemi i Księżyca ? aktywnie je śledziła swoim autonomicznym oprogramowaniem!
Testy i walidacja zaktualizowanego oprogramowania były żmudnym wysiłkiem zespołu, ale ostateczne polecenie aktualizacji zostało wykonane przez jednego z absolwentów programu stażowego: ? Dla samego przygotowania aktualizacji wysłaliśmy setki poleceń, z których każdy wpływał na konfigurację statku. Musieliśmy upewnić się, że w dowolnym momencie procesu statek pozostaje bezpieczny nawet w razie wystąpienia innego problemu.
? Przeprowadziliśmy aktualizację w czasie, gdy nasze polecenia docierały na statek w około osiem minut, a odpowiedź zajmowała kolejne osiem minut. Możesz wyobrazić sobie napięcie w sali kontroli po wysłaniu krytycznego polecenia, czekając na potwierdzenie, że wszystko zostało wykonane pomyślnie!
Koniec fazy rejsu Hersy
Następnym kamieniem milowym będzie manewr hamowania, aby dosiąść Didymosa i Dimorphosa w październiku bieżącego roku, co formalnie zakończy jej fazę rejsu po ponad dwóch latach. Wystrzeliwanie silników, obejmujące zmianę prędkości o ok. 700 m/s, będzie nadzorowane z Międzyplanetarnej Sali Kontrolnej.
Jeszcze bardziej wymagające zadanie nastąpi na początku przyszłego roku, gdy Hera wystrzeli dwie CubeSaty kolejno, w odstępach kilku tygodni.
Niespotykana dotąd natura tej operacji oznacza, że będzie ona nadzorowana z Głównej Sali Kontrolnej ESOC, a wstępne symulacje szkoleniowe planowane są tej jesieni.
Następnie, na początku nowego roku, zespół rozpocznie całkiem nowy tryb operacyjny: nadzór nad trzema statkami kosmicznymi, a nie jednym, które same sterują i komunikują się między sobą za pomocą łącz między-satelitarnych, zaledwie kilka kilometrów od układu asteroid binarnych w głębokim kosmosie.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł!
