Стенд для испытаний авионики Hera, базирующийся в OHB в Бремене, представляет собой полномасштабную аппаратную копию космического корабля Hera. 1 кредит
Пока космический корабль ЕКА «Гера» для планетарной защиты проходит предполетные испытания, система, которая будет направлять его вокруг целевой двойной системы астероидов, также проходит окончательные проверки для космоса.
Проверка готовности системы навигации и управления миссии к бесконтактным операциям в этой сложной среде со сверхнизкой гравитацией посредством длинной серии виртуальных маневров, проводимых параллельно в Испании и Германии.
В штаб-квартире разработчика системы навигации и управления (GNC) GMV в Мадриде копия бортового компьютера Hera в настоящее время подвергается операциям сближения вокруг модели астероида, полученной с помощью камеры, для максимального реализма, с другими датчиками и исполнительными механизмами. эмулируется с использованием специального «кассового» оборудования.
Тем временем на территории производителя космических аппаратов OHB в Бремене проходят испытания с использованием полномасштабной аппаратной копии космического корабля, получившей название Hera Avionics Test Bench.
«Система для фазы межпланетного полета Геры, которая, конечно же, является наиболее важной для готовности к запуску, сейчас полностью тестируется с использованием реальной модели полета космического корабля», — объясняет инженер GNC ЕКА Хесус Хил Фернандес.
«Эта фаза завершится с прибытием астероида, когда изображения с камеры будут использоваться для того, чтобы отличать астероид от звезд на заднем плане путем определения его постепенного движения на последовательных изображениях. GNC для этапа последующих операций сближения — это то, на чем мы сейчас концентрируемся, включая космический корабль первоначально он приближался к паре астероидов на расстоянии 30 км, а позже гораздо ближе, вплоть до 1 км».
Инопланетная среда со сверхнизкой гравитацией
После старта в октябре этого года «Гера» направляется в совершенно инопланетную среду. После двухлетнего путешествия по космосу, включая облет Марса, который будет использоваться для научных наблюдений Деймоса, космический корабль встретится с двойной системой астероидов Дидимос: луной Диморфос, размером примерно с Великую пирамиду в Гизе, является на орбите примерно в 1,2 км от главного тела Дидима размером с гору.
Совместное гравитационное поле этих двух астероидов в десятки тысяч раз слабее земного.
В дополнение к экзотическому характеру этого пункта назначения, Диморфос уже претерпел изменение орбиты вокруг Дидимоса после того, как космический корабль НАСА DART столкнулся с ним в сентябре 2022 года. И это столкновение, вероятно, радикально изменило форму астероида.
Объединение данных для картографии окружающей среды
Для безопасной работы вокруг Дидимоса Гера обладает высокой степенью бортовой автономии. Его система наведения, навигации и контроля (GNC) предназначена для объединения данных из различных источников для создания целостной картины окружающей среды, аналогично беспилотным автомобилям.
«Его основным источником данных будет основная камера кадрирования астероидов, изображения которой используются как для науки, так и для навигации», — добавляет Хесус. «Эти изображения будут объединены с другими входными данными для точной оценки его положения, в частности, с лазерным высотомером миссии PALT-H, который отражает лазерные импульсы на поверхность астероида, а также с инерционными датчиками. Эта система GNC предназначена для Первоначально управляемый вручную с земли, но как только спутники Hera CubeSat будут развернуты, для выполнения основных задач миссии потребуется автономная навигация».
Во время операций сближения Гера будет держать Дидим в кадре своей камеры в качестве общей контрольной точки, определяя контраст между краями астероида и глубоким космосом вокруг него. Обнаруженная форма будет сравниваться с предсказанной сферической моделью. Позже, когда космический корабль приблизится к Дидимосу примерно на 10 км и на высоту более 2 км над Диморфосом, будет использоваться метод обработки изображений, называемый «центром яркости», ориентированный на среднее положение освещенных солнцем пикселей из-за сложная и неопределенная форма меньшего астероида.
Гиперболические дуги для сохранения положения
Уровни гравитации двух астероидов слишком низки, чтобы космический корабль мог выйти на орбиту в любом традиционном смысле. Вместо этого (заимствовав технику у преследователя комет Rosetta Европейского космического агентства) Гера будет летать по «гиперболическим дугам», напоминающим серию чередующихся пролетов, чередующихся регулярными запусками двигателей каждые три-четыре дня. В случае любой нормальной миссии такое количество повторяющихся изменений скорости вскоре истощило бы топливные баки, но уровень гравитации вокруг Дидимоса настолько низок, что Гера будет лететь только с типичной относительной скоростью около 12 см в секунду.
«Гиперболические дуги Геры спроектированы таким образом, что если при срабатывании двигателя произойдет небольшая ошибка, космический корабль все равно будет держаться на безопасном расстоянии от астероидов», — добавляет Хесус. «Однако задействованные низкие скорости означают, что орбитальные маневры, которые приближают Геру к астероидам, должны выполняться очень точно, в противном случае риск столкновения все равно может существовать. Таким образом, GNC включает в себя автономную систему коррекции траектории, а также автономный Система оценки риска столкновения, способная при необходимости выполнять маневры по предотвращению столкновений».
Отслеживание особенностей поверхности
Автономность Геры действительно проявится, когда космический корабль приблизится к астероидам на более позднем этапе своей миссии, объясняет Иисус: «Как только мы приблизимся более чем на 2 км, Диморфос заполнит поле зрения камеры. Затем наступит самый амбициозный режим навигации». прежде всего, на основе автономного отслеживания особенностей поверхности без абсолютной привязки. Это будет вопрос визуализации одних и тех же объектов, таких как валуны и кратеры, на последовательных изображениях, чтобы получить представление о высоте и траектории Геры относительно поверхности».
Идентификация и картографирование объектов также будут использоваться для определения массы Диморфоса, хотя этот метод будет выполняться с земли, а не на борту космического корабля.
Диспетчеры миссии будут измерять «колебание», которое спутник вызывает у своего родителя относительно общего центра тяжести всей системы Дидимос. Это будет достигнуто путем выявления небольших изменений в метровом масштабе во вращении фиксированных ориентиров вокруг этого центра тяжести с течением времени.
Испытания GNC некоторых режимов на этом заключительном экспериментальном этапе продолжатся после запуска, чтобы подготовить космический корабль к его прибытию на Дидимос в октябре 2026 года.
Информация от: Европейским космическим агентством
