Proba-3 testet Formationsflug… am Boden

Die beiden Proba-3-Satelliten wurden einander gegenüber in einem Reinraum platziert und Kameras, LEDs, ein Laser und Schattensensoren wurden nacheinander aktiviert, um die Systeme zu testen, die es den beiden Satelliten ermöglichen, ihre genaue Position relativ zueinander zu ermitteln. um sich im Orbit millimetergenau aufeinander auszurichten.

Wenn sich zwei Satelliten auf wenige hundert Meter annähern, ist die übliche Reaktion ein Kollisionsvermeidungsmanöver. Aber das Proba-3-Satellitenpaar der ESA wird im Orbit eine Art kontrollierten Tanz aufführen, wobei seine beiden Elemente bis zu 25 m voneinander entfernt sind.

Richten Sie sich nach der Sonne aus

Im Abstand von etwa 150 m wird sich das Paar auf die Sonne ausrichten, um einen Schatten von einem Satelliten auf den anderen zu werfen und so längere künstliche Sonnenfinsternisse zu erzeugen, die dazu beitragen, die dünne äußere Atmosphäre der Sonne sichtbar zu machen, ohne von ihrer Helligkeit geblendet zu werden.

Wie wird das möglich sein? Wie autonome Autos auf der Erde werden Proba-3-Satelliten mehrere Sensoren nutzen, die auf unterschiedlichen Technologien basieren, um ihre Positionen relativ zueinander abzuleiten.

Alle diese Systeme müssen perfekt funktionieren, damit die Mission gelingt – deshalb wurden sie erstmals mit der Software der Satelliten im Reinraum des Unternehmens getestet. Neu verkabeln in Kruibeke, in der Nähe von Antwerpen in Belgien.

„Proba-3 ist eine Formationsflug-Demonstrationsmission, und diese Systeme bilden den eigentlichen Kern der Mission“, erklärt Teodor Bozhanov, ESA-Software- und Systemingenieur.

„Um die Position der beiden Satelliten mit der erforderlichen Präzision zu halten, müssen bestimmte Schritte nacheinander durchgeführt werden. Wir beginnen mit optischen Beobachtungen, gehen dann zur Lasermesstechnik über und schließlich zur Erkennung des Schattenwurfs von einem Satelliten zum anderen. Wenn einer dieser Schritte nicht erfolgreich ist, können wir nicht mit dem nächsten Schritt fortfahren. »

Satelliten von Angesicht zu Angesicht

Die beiden Proba-3-Plattformen wurden etwas mehr als 15 m voneinander entfernt platziert – der maximal zulässige Abstand in den engen Räumen des Redwire-Reinraums –, obwohl die beiden Satelliten im Weltraum zehnmal weiter voneinander entfernt sein werden, wenn die Formationsflugsysteme der Mission in Betrieb gehen .

Ein Team des Proba-3-Hauptauftragnehmers Sener (in Spanien) begleitete Redwire- und ESA-Teams für die einwöchige Testkampagne, zusammen mit Experten des dänischen Instituts für Weltraumforschung DTU Space, das das visionsbasierte Sensorsystem Proba-3 herstellte.

Radio-, Satelliten- und Sternnavigation

Das Paar bleibt während seiner gesamten Umlaufbahn über ein Intersatelliten-Funkverbindungssystem von Tekever (in Portugal) verbunden, das seine Reichweite ständig anpasst.

Sie werden auch ihre absoluten Positionen im Weltraum mit speziell entwickelten Satellitennavigationsempfängern kartieren, die berücksichtigen müssen, dass die stark elliptische Umlaufbahn von Proba-3 in 60.000 km Höhe direkt durch die Umlaufbahnkonstellationen von Navigationssatelliten verläuft und über diese hinausragt.

Schließlich sind beide Satelliten mit Sternsensoren ausgestattet – Kameras, die mit einem Computer verbunden sind und die Konstellationen um sie herum erkennen, um die „Lage“ jedes Satelliten zu bestimmen, also die Richtung, in die der Satellit im Weltraum zeigt.

LEDs, Kameras, Laser – Bringen Sie sich in Position

Erst wenn die Satelliten weniger als 250 m voneinander entfernt sind, kommen die entsprechenden Navigationssysteme für den Präzisionsformationsflug ins Spiel – und sie wurden im Rahmen dieser Testkampagne nacheinander getestet.

Der erste Schritt ist das visionbasierte Sensorsystem. Eine Weitwinkelkamera verfolgt ein LED-Muster auf dem anderen Satelliten und liefert relativ grobe Informationen über den Abstand der Satelliten zueinander sowie zusätzliche Informationen über ihre Lage.

Ergänzt wird dieses Gerät durch eine Schmalwinkelkamera, die ein zweites, viel kleineres LED-Muster erfasst und relative Positionsinformationen bis in eine Größenordnung von etwa einem Zentimeter liefert.

Präzision im Millimeterbereich

Dann richtet der präzise Quer- und Längssensor (Fine Lateral and Longitudinal Sensor) des „Occultator“-Satelliten Proba-3 einen Laser auf einen Eckwürfel-Retroreflektor des „Coronograph“-Satelliten, der wiederum in Richtung des Concealers reflektiert wird. Diese FLL-Sensoren ermöglichen eine relative Positionierung mit einer Genauigkeit in der Größenordnung eines Millimeters.

Die endgültige Positionierungstechnologie ist das Shadow Positioning Sensor-System, das auf um die Linse angeordneten Fotodetektoren basiert, mit denen das Hauptinstrument des Proba-3-Koronagraphen die umgebende Korona der Sonne überwachen wird.

Wenn der Schatten mit einem Durchmesser von ca. 5 cm korrekt und zentriert auf den Koronographen geworfen wird, sollte die Helligkeit auf allen Seiten gleich sein; Jede Abweichung würde eine Korrektur auslösen.

Erstmals kombinierte Tests

„Alle diese Systeme wurden zuvor auf Einheitsebene und in Simulationen getestet“, kommentiert Jonathan Grzymisch, ESA-Leit-, Navigations- und Steuerungsingenieur. „Aber es war wirklich das erste Mal, dass die Hardware- und Softwareelemente zusammen betrieben wurden, wie es im Weltraum der Fall sein wird. Das Navigationssystem verarbeitete tatsächliche Hardware-Eingaben, die von groben Messungen bis hin zu zunehmend feinkörnigerer Messtechnik reichten.

„Der begrenzte Umfang, in dem wir arbeiten mussten, führte zu einem komplexen Testaufbau, da wir im Wesentlichen die Führungs-, Navigations- und Steuerungssoftware dazu bringen mussten, außerhalb ihrer Betriebsbereiche zu arbeiten. Zum Beispiel haben wir einen Roboter aus unserem Labor für Führung, Navigation und Kontrolle bei ESTEC (in den Niederlanden) verwendet, um einen Laser-Retroreflektor zu halten, da das Testlayout eine Ausrichtung mit dem Koronagraph-Satelliten nicht zuließ.

„Die Tests verliefen jedoch reibungslos und brachten uns der Vorbereitung für den Start näher. Das nächste Mal, dass alle diese Systeme zusammenarbeiten, wird nach Beginn der Mission im Weltraum stattfinden. »

Der Start von Proba-3 ist für diesen Herbst mit einer indischen PSLV-XL-Trägerrakete geplant.

Wie

Danke das es Ihnen gefallen hat

Diese Seite wurde Ihnen bereits mit „Gefällt mir“ markiert. Sie können sie nur einmal mit „Gefällt mir“ markieren!