Com lançamento previsto para 2020, os dois satélites que compõem o Proba-3 voarão em formação precisa para formar um coronógrafo externo no espaço, um satélite eclipsando o Sol para permitir que o segundo estude a coroa solar invisível. Crédito:ESA
O corredor mais longo no maior estabelecimento da ESA foi transformado em um local de teste para uma das missões futuras mais ambiciosas da Agência, Proba-3. Os dois satélites que compõem esta missão se alinharão de forma que um projete uma sombra sobre o outro, revelando regiões internas da atmosfera fantasmagórica do Sol. Mas esse vôo de formação de precisão só será possível por meio de um sistema de sensor baseado em visão, permitindo que um satélite se fixe no outro.
O par Proba-3 voará a 144 m nominais de distância para observações coronais, enquanto, além disso, realizam manobras de reconfiguração de formação que mudarão sua distância até 25 m, e até 250 m.
O teste deste sistema de sensor para tornar isso possível teve lugar no centro técnico ESTEC da ESA em Noordwijk, Os Países Baixos, usando seu corredor principal de 230 m de comprimento, que liga os escritórios do projeto aos laboratórios técnicos e ao Centro de Teste satélite do estabelecimento.
As luzes foram diminuídas e as exibições removidas para permitir que versões de teste das câmeras pudessem observar um visor de LED de orientação de alvo semelhante a um voo ao longo de todo o corredor.
"Este sistema de sensor baseado em visão é a maneira inicial que os dois satélites adquirem formação, e readquiri-lo uma vez por órbita, "explica Damien Galano, Gerente de projeto Proba-3 da ESA.
"Ele é projetado para permitir que o par se encontre e estime sua posição relativa com a precisão de alguns milímetros, em distâncias de 20 a 250 m, permitindo que a espaçonave manobre de forma autônoma para a formação. Portanto, precisávamos de um longo espaço para testá-lo, e um espaço interno como este é muito mais controlável do que ao ar livre, onde o vento e outras perturbações interfeririam na configuração. "
Faça um pré-teste com o alvo a 15 m de distância da câmera para verificar o bom funcionamento do sistema de sensor baseado em visão do Proba-3. O teste para a missão de vôo de formação ocorreu no corredor principal de 230 m de comprimento do ESTEC. Crédito:ESA
Planejado para lançamento em 2023, Os satélites de escala de dois metros do Proba-3 se alinharão de tal forma que um - o "Occulter" - bloqueia o disco solar ofuscante para o outro "Coronagraph". Isso dará aos pesquisadores uma visão sustentada das camadas internas de sua atmosfera tênue, ou 'corona, "normalmente escondido na luz solar intensa - exceto durante breves eclipses solares.
"Os dois satélites voarão juntos em uma órbita alongada ou altamente elíptica de 19,6 horas, "diz Raphael Rougeot, Proba-3 mi
"Voar ativamente em formação ao longo desta órbita seria impraticável. Em vez disso, os satélites só voam em formação durante as seis horas em torno do topo de 60.000 km de altitude - ou 'apogeu' - de sua órbita. No resto do tempo, eles são manobrados para um trajetória relativa de vôo livre que garante a segurança da missão. saindo do fundo de sua órbita - ou 'perigeu' - eles devem readquirir um ao outro. "
O par de satélites Proba-3 estará em uma órbita altamente elíptica ao redor da Terra, realizando manobras de vôo de formação, bem como estudos científicos da coroa solar. O satélite ocultador terá painéis solares voltados para o sol. Crédito:ESA-P. Carril
Um conjunto de câmeras estará a bordo do satélite Occulter, procurando por LEDs pulsantes no Coronagraph - um em cada canto mais um padrão quadrado menor no lado direito, destina-se a revelar a orientação do satélite e permitir operações de proximidade.
Raphael acrescenta:"São necessárias duas câmeras com diferentes campos de visão. A primeira câmera tem um amplo campo de visão de 15 graus, usado para encontrar o Coronagraph. O segundo tem um campo de visão mais estreito para fornecer a precisão necessária em escala milimétrica. Outro sensor permite sincronizar suas aquisições de imagens com os pulsos do LED. Essa sincronização precisa - em questão de 10 milionésimos de segundo - é necessária porque a luz dos LEDs poderia se perder no reflexo espúrio do Sol no Coronagraph, ou na brilhante Terra ao fundo. Além disso, as câmeras também terão um filtro otimizado para a luz LED do infravermelho próximo. "
O teste do sistema de câmera e um alvo com LED de metro quadrado foi espaçado em intervalos de 30 m ao longo do corredor, produzindo resultados promissores. A fim de simular a luz solar dispersa, uma lâmpada específica com as propriedades espectrais corretas foi usada. Esta lâmpada foi especialmente caracterizada pelo Laboratório de Óptica do ESTEC para este teste.
Proba-3. Crédito:ESA-P. Carril, 2013
A versão reduzida da placa-alvo de LED para teste de sistema de sensor baseado em visão Proba-3, montado no braço robótico nas instalações GRALS. Crédito:ESA
Como acompanhamento, uma versão menor do alvo LED foi montada em um braço robótico montado em trilhos no Guidance Navigation and Control Rendezvous, Simulador de aproximação e pouso, ou GRALS. Esta instalação de 33 m de comprimento é usada para simular aproximações próximas, encontro e encaixe entre objetos espaciais.
Jonathan Grzymisch, Engenheiro do sistema de navegação e controle de orientação Proba-3, explica:"O braço robótico moveu o alvo de LED ao longo de um padrão pré-programado enquanto as câmeras observavam, permitindo que o software do instrumento calcule sua trajetória dinâmica relativa continuamente. Isso nos permite caracterizar o desempenho do sensor em uma base dinâmica determinística. Ambos os testes tiveram um bom desempenho, graças à cooperação do Gerenciamento de Instalações do ESTEC e as seções técnicas relevantes. "
O sistema de sensor baseado em visão do Proba-3 foi desenvolvido pela Universidade Técnica da Dinamarca (DTU). A equipe não pôde estar presente pessoalmente no ESTEC devido às restrições do COVID-19, mas apoiou o teste remotamente enquanto os engenheiros da ESA preparavam e executavam o teste.
