Er der et mere kompliceret og sofistikeret teknologisk ingeniørprojekt end et rumfartøj? Måske en partikelaccelerator eller et fusionskraftprojekt. Men bortset fra disse to er svaret sandsynligvis nej.
Rumfartøjer som ESAs JUICE springer ikke bare ud af laboratoriet klar til at gå. Hvert rumfartøj som JUICE er et entydigt design, og de kræver år - eller endda et årti eller mere - arbejde, før de nogensinde ser en lanceringsplade. Med en planlagt lanceringsdato i 2022 er JUICE midt i alt dette arbejde. Nu fanger kameraerne billeder af Jupiter og dets iskolde måner som en del af navigeringskalibrering og finjustering.
”Det føltes især meningsfuldt at gennemføre vores test allerede på vores destination!”
Gregory Jonniaux, visionbaseret navigationsekspert ved Airbus Defense and Space.
JUICE står for Jupiter Icy Moons Explorer. Dets mission er at bane Jupiter og udføre gentagne fly-bys af gasgigantens havbærende måner: Callisto, Ganymede og Europa. I den sidste fase af sin mission vil JUICE slå sig ned i en bane omkring Ganymedes, solsystemets største måne, for et udvidet blik. (JUICE vil være det første rumfartøj, der kredser om en anden planetens måne.) Ved afslutningen af sin mission i februar 2034 vil rumfartøjet blive nedlagt ved at påvirke Ganymedes.
Dens missionsprofil er temmelig kompleks, og al den kompleksitet kræver præcis navigation. Rumfartøjets NavCam (Navigation Camera) vil spille en vigtig rolle i at finde JUICEs position og hastighed i forhold til månerne, det besøger. (Radiosporing vil naturligvis også hjælpe.) Et rundrejs radiosignal mellem Jorden og Jupiter tager ca. 1 time og 45 minutter, så et autonomt navigationssystem er nødvendigt. NavCam er en kritisk del af dette system.
Disse billeder af Jupiter og dens måner blev taget med NavCam, men ikke mens det var knyttet til rumfartøjet. Et team af ingeniører på Airbus, JUICE-missionens hovedentreprenør, tog NavCam til taget af en bygning på Airbus-anlægget i Toulouse, Frankrig. Målet var at teste NavCam under virkelige himmelforhold.
De testede en ingeniørmodel af NavCam, og de fokuserede på de forskellige software- og hardwaregrænseflader, herunder billedbehandling og navigationssoftware ombord. De observerede ikke kun Månen og andre objekter, men rumfartøjets eventuelle mål, Jupiter og dens måner.
”Overraskende, omkring 640 millioner kilometer væk, ses Jupiters måner kun som en blot pixel eller to, og Jupiter ser selv ud mættet ud i de lange eksponeringsbilleder, der er nødvendige for at fange måner og baggrundsstjerner, men disse billeder er nyttige til fint -indstil vores billedbehandlingssoftware, der vil køre autonomt ombord på rumfartøjet, ”siger Gregory Jonniaux, visionbaseret navigationsekspert hos Airbus Defense and Space, i en pressemeddelelse. ”Det føltes især meningsfuldt at gennemføre vores test allerede på vores destination!”
Miljøet omkring Jupiter er især grimt, når det kommer til stråling. NavCam samt alle rumfartøjets andre systemer skal beskyttes mod den stråling. Alle instrumenter og systemer er kritiske, men måske er ingen så kritiske som navigationsudstyret som NavCam.
NavCams formål er at give den finjusterede navigation, der kræves for at operere i regionen. Ikke kun vil JUICE være det første rumfartøj, der kredser om månen på en anden planet, men dens flybys vil tage det meget tæt på månerne - mellem 200 km og 400 km fra overfladerne. NavCams præcisionsnavigation giver JUICE mulighed for at rejse sikkert og effektivt omkring Jupiter og også spare på brændstof.
Selvfølgelig vil tingene se meget anderledes ud, når rumfartøjet er på Jupiter. Under flybys og under Ganymedes bane vil NavCam kunne se overfladefunktioner på månerne. En del af NavCams test involverede fodring af det simulerede billeder af, hvad det ser, når det først er der.
”De simulerede udsigter over Jupiters måner giver et mere realistisk indtryk af, hvad vores NavCam vil fange i løbet af flybys,” tilføjede Daniele Gherardi, ekspert i ESA Guidance, Navigation and Control, i samme pressemeddelelse. ”Naturligvis vil den videnskabelige kamerapakke med høj opløsning imponere os med endnu mere detaljerede oplysninger om disse gåtefulde måner.”
Billedbehandlingssystemet, som Gherardi henviser til, kaldes JANUS (Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator.) Det er et sofistikeret billedbehandlingssystem med høj opløsning med en rumlig opløsning ned til 2,4 m / pixel (7,9 ft / pixel.) Det giver også stereo billeddannelse, og vil integreres med spektrale, laser- og radardata for at tilvejebringe geomorfologimålinger.
Dette er ikke den eneste test, som NavCam vil gennemgå, når ESA og Airbus arbejder deres vej mod missionens eventuelle lancering i 2022. Ved udgangen af året testes NavCam med en "fuld flyvepræsentant præstationsoptik forsamling." Derefter testes det for integration med resten af JUICE-rumfartøjet. Og efter lanceringen vil ESA bruge en ingeniørmodel af NavCam til at støtte mission ops.
Det er en måder at gå inden JUICE lanceres, men disse datoer har en måde at snige sig på os på. Det var ikke så længe siden, at vi ventede tålmodig på, at NASAs JUNO-rumfartøj startede til Jupiter. Nu har JUNO kredset om Jupiter i over tre år, og NASA har udvidet sin mission til juli 2021.
Men mens JUNO stort set handler om Jupiter selv, fokuserer JUICE på de havbærende måner omkring Jupiter og prøver at etablere deres potentiale til at støtte livet. Men det kan ikke gøre det uden præcisionsnavigation, og det er det, NavCam handler om.
MERE:
- ESA Pressemeddelelse: JUPITER MISSION TAGER FØRSTE BILLEDER AF DESTINATION - FRA JORD
- ESA: JUICE Mission
- Space Magazine Video: Exploring The Icy Moons of Jupiter. NASAs Europa Clipper og ESAs JUICE
