Juice, Callisto uçuş testinde başarılı oldu

Bundan yedi yıl sonra, Nisan 2031’de, ESA’nın Juice misyonu Jüpiter’in uydusu Callisto’nun yanından uçarak bilim adamlarına gizemli, kraterlerle dolu uzaylı dünyasına büyüleyici bir bakış sunacak.

Bu çok uzak görünebilir, ancak uzay aracı operasyonları dünyasında hazırlanmaya başlamak için asla erken değildir.

ESA’nın Almanya’daki ESOC misyon operasyonları merkezindeki ekipler, yakın zamanda Juice’un mühendislik modelini, misyonun otonom navigasyon yazılımını teste tabi tutmak için zaten Callisto’da olduğunu düşünerek ‘kandırdı’.

Juice, Callisto’ya vardığında, Dünya ile Jüpiter sistemi arasındaki büyük iletişim gecikmesi, bir şeyler ters giderse görev kontrolünden gelecek yanıtı bekleyemeyeceği anlamına gelecek.

Callisto’nun Nisan 2031’de nerede olacağına dair iyi bir fikrimiz olsa da, Juice’un yörüngesinin onu Callisto’nun yerçekimi alanından geçerek yüksek doğruluk için mükemmel şekilde hizalayacağını garanti edecek kadar konumunu tam olarak bilmiyoruz. bilimsel ölçümler.

Jüpiter ile Dünya arasında mesaj gönderip almak için gereken sürede, Juice’un uzaktan algılama cihazlarının yönlendirdiği yön, bilimin gözden kaçırılabileceği ve temel görev hedeflerinin etkilenebileceği kadar rotadan sapabilir.

Juice’un bazı cihazlarının ölçüm yapabilmesi için Callisto’nun belirli bölgelerine bir derecenin çok küçük bir kısmı dahilinde doğrultulması gerektiğinden, küçük bir tutarsızlık bile bilim için korkunç olabilir.

Juice Uçuş Operasyonları Direktörü Ignacio Tanco, “Juice’un kendi ‘gözleri’ ve kendi ‘beyni’ ile tepki verebilmesine ihtiyacımız var” diyor. “Callisto, navigasyon kamerasının görüş alanında göründüğünde, ay yüzeyindeki önemli özellikleri tanımlayabilmeli, aletlerini onlara doğrultmak için kendisini döndürebilmeli ve daha sonra, yanından geçerken onları görüş alanında tutmak için dönmeye devam edebilmeli. “

ESA’daki ekipler uzay aracını güneş sistemindeki yeni ve heyecan verici yerlere uçuruyor. Önemli faaliyetler için eğitim vermek ve milyonlarca kilometre uzaktaki uzay aracının yaşadığı sorunları teşhis edip çözmeye yardımcı olmak için, Dünya’da kalan türünün tek örneği olan bir kopyayı kullanıyorlar. Bu ‘mühendislik modeli’ derin uzaya gönderilen donanım, yazılım, elektrik sistemleri ve aletlerin tam bir kopyasıdır.

Juice ekibi, Juice’un Jüpiter sisteminde yolunda ilerlemesini sağlayacak otonom navigasyon yazılımını test etmek için kendi mühendislik modelini kullandı.

Nasıl tepki vereceğini görmek için uzay aracının navigasyon kamerasının aslına sadık kopyasına ayın bir dizi görüntüsünü yansıtarak onu Callisto’da olduğuna inandıracak şekilde ‘kandırdılar’.

Bir bilgisayar modeli tarafından oluşturulan bu yüksek çözünürlüklü görüntüler, Callisto’yu tam olarak Juice’un bundan yedi yıl sonra göreceği yönelim ve aşamada tasvir ediyordu.

Etkinliği denetleyen ESA Uzay Aracı Operasyon Mühendisi Giulio Pinzan, “Bu, görüntüleri önceden hazırlamak ve navigasyon kamerasının önünde video oynatmak kadar basit değildi” diyor.

“Navigasyon yazılımının bu görüntülere tepki vermesi gerekiyordu. Callisto’ya yanlış açıdan yaklaştığını veya biraz yanlış yöne baktığını fark ederse, bizim yardımımız olmadan bu hataları düzeltmeye çalışması gerekiyordu.”

“Bu, Callisto’nun görüşünün uzay aracının eylemlerine gerçek zamanlı olarak tepki vermesi gerektiği anlamına geliyordu. Juice’un kamerasına etkili bir şekilde sürükleyici bir sanal gerçeklik kulaklığı bağladık ve onun bu sanal alan içinde bağımsız olarak hareket etmesini sağladık.”

ESA ve Juice üreticisi Airbus ekipleri, Callisto uçuş testi için üç gün ayırdı. Uzay aracı operatörleri, bilim insanları ve mekanik, elektrik ve yazılım mühendisleri, Juice’un tam olarak istedikleri gibi tepki verdiği temiz bir uçuş gerçekleştirmeden önce sorunlarla karşılaşıp çözmek için günler harcamayı bekliyordu.

Bu testi daha da zorlu hale getiren şey, uzay aracı operasyonları araç setindeki en önemli araçlardan birine erişimlerinin olmamasıydı. Genellikle bunun gibi karmaşık bir test, uzay aracının fiziksel mühendislik modeli üzerinde yürütülmeden önce, uzay aracının hiçbir fiziksel parçası olmayan tamamen dijital bir yazılım simülatöründe çalıştırılır.

Çoğu sorunla karşılaşıldığı ve çözüldüğü yer burasıdır ve testler yalnızca operatörlerin ne beklemesi gerektiği konusunda iyi bir fikri olduğunda fiziksel mühendislik modeli üzerinde gerçekleştirilir.

Giulio Pinzan, “Ancak bu senaryo o kadar karmaşık ki Juice yazılım simülatörüyle simüle edilmesi şu anda imkansız” diyor. “Bu teste tamamen kör bir şekilde uçuyorduk.”

Ancak ekip, beklentilerine rağmen ilk günkü ilk denemede başarılı oldu. Juice’ın navigasyon yazılımı Callisto’nun doğru bölgelerine kilitlendi, aletlerini doğrudan onlara yöneltti ve zorlu uçuşta seyrederken doğru yörüngeyi güvenli bir şekilde korudu.

Giulio, “Özellikle Uçuş Dinamiği ekibimizi gerçekten övmemiz gerekiyor” diyor. “Matematiksel hesaplamaları çok yerindeydi ve yazılım simülatörüyle denemeler yaparak kazanabilecekleri deneyim eksikliğine rağmen, ilk denemede temiz bir geçiş yapmamızı sağladı. Gerçekten harikaydı. Bizi bile şaşırttılar.”

“Airbus ekibi aynı zamanda mühendislik modelini test için zamanında hazırlayarak olağanüstü bir iş çıkardı ve aynı zamanda otonom navigasyon sistemini doğru bir şekilde çalıştırmak için ihtiyaç duyduğumuz tüm ayrıntıları bize sağladı.”

Callisto uçuşu, Juice’un karşılaşacağı en zorlu senaryolardan biri ve mühendislik modeliyle kurulumu ve gerçekleştirilmesi en zor senaryolardan biri.

Model, Şubat ayında Fransa’daki Airbus’tan Almanya’daki ESOC’ye nakledildi. Bu son testin başarıyla tamamlanmasıyla birlikte artık tamamen kurulmuş, ESA ekipleri bunun nasıl kullanılacağı konusunda tam olarak eğitilmiş ve resmi olarak teslim edilmiştir.

Juice ekibinin artık uzayda benzer bir test gerçekleştirerek uçuş modelinin mühendislik modeliyle tamamen aynı şekilde davrandığını doğrulaması gerekiyor. Bununla birlikte, Juice’un navigasyon kamerasıyla büyük bir nesneyi takip etmenin tek fırsatı, gezegene yakın uçuşları sırasında gelecektir.

Bu yılın ağustos ayında yapılacak olan Ay-Dünya yerçekimi desteği bu test için bir seçenek değil. Bu çift uçuş sırasında Juice, her iki cisimden de hızlı bir şekilde arka arkaya enerji çalmak için 24 saatten kısa bir süre sonra Ay’ın ve ardından Dünya’nın yanından geçecek. Bu, daha önce hiç denenmemiş, çok hassas bir manevradır ve herkesin herhangi bir anormalliğe anında tepki vermeye hazır olması gerekir.