ESA’nın Jüpiter Buzlu Ay Kaşifi Juice, antik, kraterli Callisto’ya ilk bakışını Haziran 2032’de yakalayacak ve 2034’te son uçuşunu yapmadan önce ayın yanından 21 kez hızla geçecek. Bu yakın karşılaşmalar sırasında Juice, değerli bilimsel hazineler toplayacak. ay hakkında. Kredi bilgileri: ESA
ESA, 2031’de Callisto’ya yapılacak uçuşa hazırlanmak için Juice uzay aracının navigasyon yazılımını bir mühendislik modeli üzerinde test etti ve önemli iletişim gecikmelerine rağmen aracın otonom olarak gezinebilmesini sağladı.
Ne oldu?
Bundan yedi yıl sonra, Nisan 2031’de, ESA’nın Meyve Suyu misyonu uçup geçecek Jüpiter‘nin uydusu Callisto, bilim adamlarına gizemli, kraterlerle dolu uzaylı dünyasına büyüleyici bir bakış sunuyor.
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’.
Bu Neden Gerekliydi?
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 tam olarak doğru şekilde geçirerek onu yüksek mesafelere mükemmel bir şekilde hizalayacağını garanti edecek kadar konumunu tam olarak bilmiyoruz.kesinlik bilimsel ölçümler.
Jüpiter ile Dünya arasında mesaj gönderip almak için gereken sürede, Juice’un uzaktan algılama cihazlarının yönlendirdiği yön, bilimin gözden kaçabileceği kadar rotadan sapabilir ve temel görev hedefleri etkilenebilir.
ESA’nın Juice uzay aracı Jüpiter’e doğru yola çıktı ancak onun ‘ikizi’ kısa süre önce kendine ait özel bir yolculuğu tamamladı ve ESA’nın ESOC misyon operasyonları merkezindeki yeni evine ulaştı. Kredi bilgileri: ESA
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. .”
Ne yaptın?
ESA ekipleri 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 birebir 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’.
Mart 2024’te Juice’un mühendislik modelinin yeteneklerini test etmek için kullanılan, Jüpiter’in uydusu Callisto’nun bilgisayarda oluşturulmuş görüntülerinden biri.
Juice’ın uçuş modeli 2031’de gerçek Callisto’yu geçip bilim adamlarına gizemli, kraterlerle dolu uzaylı dünyasına büyüleyici bir bakış sunduğunda, uzay aracının navigasyon kamerasına bu şekilde görünecek. Kredi bilgileri: ESA/Airbus
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, “Önceden görüntüler 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 çalışmak zorundaydı.”
“Bu, Callisto’nun görüşünün uzay aracının eylemlerine gerçek zamanlı tepki vermesi gerektiği anlamına geliyordu. Juice’un kamerasına etkili bir şekilde sürükleyici bir sanal gerçeklik kulaklığı bağladık ve bu sanal alanda bağımsız olarak hareket etmesini sağladık.”
Nasıl gitti?
ESA ve Juice üreticisi Airbus ekipleri, Callisto uçuş testi için üç gün ayırdı. Uzay aracı operatörleri, bilim adamları ve makine, 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.
ESA Uzay Aracı Operasyon Mühendisi Giulio Pinzan, ESOC’taki Juice mühendislik modelinin önünde.
Mühendislik modelleri, uzay aracı manevralarını test etmek ve milyonlarca kilometre uzaktaki uçuş modelinin karşılaştığı sorunları teşhis etmek ve çözmek için kullanılır. Juice mühendislik modeli, uçuş modelinin kontrol odasının bulunduğu binanın yanındaki binanın içindeki iklim kontrollü bir tesiste yaşıyor. Kredi bilgileri: ESA
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 genellikle kazanabilecekleri deneyim eksikliğine rağmen, ilk denemede temiz bir uçuşla geçmemizi sağladı. Gerçekten muhteşemdi. 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.”
Bu video Juice’un Dünya-Ay sisteminin yanından geçişini gösteriyor. Ay-Dünya yerçekimi desteği (LEGA) olarak bilinen bu, dünyada bir ilktir: Bu manevrayı gerçekleştirerek (Ay’ın yerçekimi destekli uçuşu ve ardından sadece 1,5 gün sonra Dünya’dan biri tarafından) Juice, enerjiden önemli miktarda tasarruf edebilecektir. yolculuğunda itici güç. Katkıda bulunanlar: ESA/Lightcurve Films/R. Andrés
Sonra ne olur?
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 geçiş 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 tüm ellerin herhangi bir anormalliğe anında tepki vermeye hazır olması gerekir.