Tra sette anni, nell'aprile 2031, la missione Juice dell'ESA volerà accanto alla luna di Giove Callisto, offrendo agli scienziati uno sguardo allettante sul misterioso mondo alieno craterizzato.
Potrebbe sembrare lontano, ma nel mondo delle operazioni dei veicoli spaziali non è mai troppo presto per iniziare a prepararsi.
I team del centro operativo della missione ESOC dell'ESA in Germania hanno recentemente "ingannato" il modello ingegneristico di Juice facendogli credere che fosse già a Callisto per mettere alla prova il software di navigazione autonoma della missione.
Quando Juice arriverà a Callisto, il grande ritardo nella comunicazione tra la Terra e il sistema di Giove significherà che non potrà permettersi di aspettare una risposta dal controllo missione se qualcosa va storto.
Anche se abbiamo una buona idea di dove sarà Callisto nell'aprile 2031, non conosciamo la sua posizione con sufficiente precisione per garantire che la traiettoria di Juice lo porterà attraverso il campo gravitazionale di Callisto esattamente nel modo giusto per allinearlo perfettamente per un'elevata precisione. misurazioni scientifiche.
Nel tempo necessario per inviare e ricevere messaggi tra Giove e la Terra, la direzione in cui Juice sta puntando i suoi strumenti di telerilevamento potrebbe spostarsi così lontano dalla rotta da perdere la scienza e influenzare gli obiettivi chiave della missione.
Anche una piccola discrepanza potrebbe essere terribile per la scienza, poiché alcuni degli strumenti di Juice devono essere puntati verso regioni specifiche di Callisto entro una piccola frazione di grado per poter effettuare le misurazioni.
"Abbiamo bisogno che Juice sia in grado di reagire con i propri 'occhi' e il proprio 'cervello'", afferma Ignacio Tanco, direttore delle operazioni di volo di Juice. "Quando Callisto appare nel campo visivo della sua telecamera di navigazione, deve essere in grado di identificare caratteristiche importanti sulla superficie lunare, ruotare per puntare i suoi strumenti su di esse, e poi continuare a ruotare per tenerle in vista mentre vola oltre." ."
I team dell'ESA volano con veicoli spaziali verso nuove ed entusiasmanti destinazioni in tutto il sistema solare. Per addestrarsi ad attività importanti e per aiutare a diagnosticare e risolvere i problemi riscontrati dai veicoli spaziali a milioni di chilometri di distanza, utilizzano una replica unica nel suo genere che rimane sulla Terra. Questo "modello ingegneristico" è una copia esatta dell'hardware, del software, dei sistemi elettrici e degli strumenti inviati nello spazio profondo.
Il team di Juice ha utilizzato il proprio modello ingegneristico per testare il software di navigazione autonoma che manterrà Juice sulla rotta del sistema Jupiter.
L'hanno "ingannato" facendogli credere che fosse su Callisto proiettando una serie di immagini della luna sulla sua fedele replica della telecamera di navigazione della navicella spaziale per vedere come avrebbe risposto.
Queste immagini ad alta risoluzione, generate da un modello computerizzato, raffigurano Callisto nell'esatto orientamento e nella fase in cui Juice la vedrà quando arriverà tra sette anni.
"Non è stato semplice come preparare le immagini in anticipo e riprodurre un video davanti alla telecamera di navigazione", afferma Giulio Pinzan, ingegnere delle operazioni spaziali dell'ESA, che ha supervisionato l'attività.
"Il software di navigazione doveva reagire a queste immagini. Se notava che si stava avvicinando a Callisto dall'angolazione sbagliata o era rivolto leggermente nella direzione sbagliata, doveva tentare di correggere questi errori senza il nostro aiuto."
"Ciò significava che la visuale di Callisto doveva reagire alle azioni della navicella spaziale in tempo reale. Abbiamo collegato un visore per realtà virtuale immersiva alla fotocamera di Juice e gli abbiamo permesso di muoversi in modo indipendente all'interno di questo spazio virtuale."
I team dell'ESA e del produttore di Juice, Airbus, hanno assegnato tre giorni per il test di sorvolo di Callisto. Gli operatori dei veicoli spaziali, gli scienziati e gli ingegneri meccanici, elettrici e software si aspettavano tutti di trascorrere giorni interi incontrando e risolvendo problemi prima di ottenere finalmente un sorvolo pulito in cui Juice reagisse esattamente come volevano.
Per rendere questo test ancora più impegnativo, non avevano accesso a uno degli strumenti più importanti nel toolkit per le operazioni dei veicoli spaziali. Di solito, prima di eseguire un test complesso come questo sul modello di ingegneria fisica del veicolo spaziale, viene eseguito su un simulatore software interamente digitale del veicolo spaziale che non ha parti fisiche.
È qui che si incontrano e risolvono la maggior parte dei problemi e i test vengono eseguiti sul modello di ingegneria fisica solo quando gli operatori hanno già una buona idea di cosa aspettarsi.
"Ma questo scenario è così complesso che attualmente è impossibile simularlo con il simulatore software Juice", spiega Giulio Pinzan. "Ci siamo lanciati in questo test completamente alla cieca."
Eppure, nonostante le aspettative, il team è riuscito al primo tentativo il primo giorno. Il software di navigazione di Juice si è agganciato alle regioni corrette di Callisto, ha mantenuto i suoi strumenti puntati direttamente su di esse e ha mantenuto in sicurezza la traiettoria corretta mentre navigava attraverso l'impegnativo sorvolo.
"Dobbiamo davvero elogiare il nostro team di Flight Dynamics, in particolare", afferma Giulio. "I loro calcoli matematici erano esatti e ci hanno permesso di effettuare un sorvolo pulito al primo tentativo, nonostante la mancanza di esperienza che di solito acquisiscono sperimentando con il simulatore software. È stato fantastico, davvero. Hanno sorpreso anche noi."
"Il team di Airbus ha inoltre svolto un lavoro straordinario impostando il modello ingegneristico in tempo per il test, fornendoci allo stesso tempo tutti i dettagli di cui avevamo bisogno per utilizzare correttamente il sistema di navigazione autonomo."
Il sorvolo di Callisto è uno degli scenari più impegnativi che Juice dovrà affrontare ed è uno dei più difficili da impostare e realizzare con il modello ingegneristico.
Il modello è stato trasportato da Airbus in Francia all'ESOC in Germania a febbraio. Con il completamento con successo di questo test finale, ora è completamente configurato, i team dell'ESA sono completamente formati su come utilizzarlo ed è stato ufficialmente consegnato.
Il team di Juice deve ora confermare che il modello di volo si comporta esattamente allo stesso modo del modello ingegneristico eseguendo un test simile nello spazio. Tuttavia, le uniche opportunità di tracciare un oggetto di grandi dimensioni con la telecamera di navigazione di Juice arriveranno durante i suoi sorvoli planetari.
L’imminente assistenza gravitazionale Luna-Terra nell’agosto di quest’anno non è un’opzione per questo test. Durante questo doppio sorvolo, Juice passerà davanti alla Luna e poi alla Terra meno di 24 ore dopo per rubare energia da entrambi i corpi in rapida successione. Si tratta di una manovra molto delicata che non è mai stata tentata prima e tutte le mani dovranno essere pronte a reagire a qualsiasi anomalia in un attimo.
Fornito dall'Agenzia spaziale europea
