Вчені переконалися, що апарат Juice зможе здійснити маневр зближення з супутником Юпітера Калісто у 2031 році. Вони провели репетицію цієї події з копією системи керування зондом, яка лишилася на Землі, й вона змогла усе зробити правильно.
Juice — апарат для дослідження супутників Юпітера
Через сім років, у квітні 2031-го, місія ESA Juice пролетить повз супутник Юпітера Калісто і презентує вченим спокусливий погляд на таємничий, вкритий кратерами позаземний світ. Це може здатися далекою перспективою, але у світі космічних досліджень ніколи не буває занадто рано починати готуватися.
Команди в операційному центрі ESOC у Німеччині нещодавно провели з Juice генеральну репетицію прольоту Калісто, щоб випробувати автономне навігаційне програмне забезпечення місії. Коли апарат прибуде в систему Юпітера, велика затримка проходження сигналу між ним і Землею означатиме, що він не зможе дозволити собі чекати на відповідь від центру управління польотами, якщо щось піде не так.
Хоча ми добре уявляємо, де буде Калісто у квітні 2031 року, ми не знаємо положення цього супутника достатньо точно, щоб гарантувати, що траєкторія Juice проведе його крізь гравітаційне поле саме так, як треба, і дозволить ідеально вирівняти його для високоточних наукових вимірювань. Навіть крихітна розбіжність може мати жахливі наслідки для науки, оскільки деякі інструменти Juice мають бути наведені на певні ділянки Калісто з точністю до крихітної частки градуса.
«Нам потрібно, щоб Juice міг реагувати власними «очима» та власним «мозком», — каже Ігнасіо Танко, директор із льотних операцій Juice. — Коли Калісто з’явиться в полі зору навігаційної камери, він повинен бути здатним ідентифікувати важливі об’єкти на поверхні супутника, обертатися, щоб навести на них свої прилади, а потім утримувати їх у полі зору».
Інженерна модель Juice
Команди ESA супроводжують космічні апарати до нових і цікавих місць призначення по всій Сонячній системі. Для підготовки до важливих операцій, а також для діагностики та розв’язання проблем, із якими стикаються автоматичні розвідники за мільйони кілометрів, вони використовують єдину у своєму роді копію, що лишається на Землі. Ця «інженерна модель» є точною копією обладнання, програмного забезпечення, електричних систем та інструментів, що відправляються в далекий космос.
Тож насправді апарат, що подорожує в глибинах космосу, ніхто в оману не вводив. Команда Juice використала свою інженерну модель для тестування автономного навігаційного програмного забезпечення, яке буде вказувати йому шлях у системі Юпітера.
Вчені «обманом» змусили її повірити, що вона перебуває на Каллісто, спроєктувавши серію його зображень на точну копію навігаційної камери космічного апарату, аби побачити, як вона відреагує. Вони отримали зображення з високою роздільною здатністю, згенеровані комп’ютерною моделлю, й відтворили супутник у тій самій орієнтації та фазі, в якій Juice його побачить, коли прилетить через сім років.
Навігаційне програмне забезпечення мусило реагувати на ці зображення. Якщо воно помічало, що наближається до Калісто під неправильним кутом або дивиться трохи не в тому напрямку, програма повинна була спробувати виправити ці помилки без допомоги інженерів.
Складний тест
Фахівці ESA та компанії Airbus — виробника Juice — виділили три дні на тестовий політ Калісто. Оператори космічних апаратів, науковці, інженери-механіки, електрики та програмісти — всі вони очікували, що проведуть дні, стикаючись із проблемами та вирішуючи їх, перш ніж нарешті досягти чистого прольоту, в якому Juice реагував би саме так, як вони хотіли.
Аби зробити цей тест ще складнішим, вони не мали доступу до одного з найважливіших інструментів в інструментарії управління космічним апаратом. Зазвичай, перш ніж проводити складне випробування на фізичній інженерній моделі зонда, його спочатку запускають на повністю цифровому програмному симуляторі, що не має фізичних частин.
Тепер команді Juice потрібно підтвердити, що льотна модель поводиться точно так само, як інженерна, провівши аналогічний тест у космосі. Втім, можливості відстежити великий об’єкт за допомогою навігаційної камери з’являться лише під час прольотів зонда поблизу планет. Але майбутній гравітаційний маневр апарата поблизу Землі та Місяця в серпні цього року не є варіантом для такого тесту.
Під час цього подвійного прольоту Juice пролетить повз Місяць, а потім повз Землю менш ніж за 24 години, щоб отримати «гравітацйний поштовх» від обох тіл. Це дуже делікатний маневр, який ніколи раніше не намагалися здійснити, тож усі члени команди місії повинні бути готові відреагувати на будь-яку аномалію в будь-яку мить.
За матеріалами: phys.org
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine
