p Os engenheiros que projetam a missão de defesa planetária Hera da ESA para o par de asteróides Didymos estão desenvolvendo tecnologia avançada para permitir que a espaçonave se mova pelo espaço, tendo uma abordagem semelhante para carros autônomos. p "Se você acha que os carros autônomos são o futuro na Terra, então Hera é a pioneira da autonomia no espaço profundo, "explica Paolo Martino, engenheiro de sistemas líder da missão Hera proposta pela ESA. "Embora a missão seja projetada para ser totalmente operada manualmente a partir do solo, a nova tecnologia será testada assim que os objetivos centrais da missão forem alcançados e maiores riscos puderem ser assumidos. "

p Hera é atualmente objeto de um trabalho de design detalhado, antes de ser apresentado aos ministros do espaço da Europa no Conselho Ministerial Space19 + em novembro. A espaçonave irá inspecionar uma pequena lua de 160 m de diâmetro do asteróide Didymos de 780 m de diâmetro, no rescaldo de um experimento pioneiro de defesa planetária.

p "A espaçonave operará como um veículo autônomo, fundir dados de diferentes sensores para construir um modelo coerente de seus arredores, "diz a orientação da ESA, engenheiro de navegação e controle (GNC) Jesus Gil Fernandez.

p "A fonte de dados mais importante de Hera será sua Asteroid Framing Camera, combinado com entradas de um rastreador de estrelas, altímetro a laser, câmera infravermelha térmica mais sensores inerciais, incluindo acelerômetros. "

p A autonomia resultante deve permitir que Hera navegue com segurança a até 200 metros da superfície do asteróide menor 'Didymoon', permitindo a aquisição de observações científicas de alta resolução de até 2 cm por pixel - com foco em particular na cratera de impacto deixada pela nave espacial DART dos EUA colidindo com Didymoon para desviar sua órbita.

p O engenheiro da GNC Massimo Casasco acrescenta:"Todas as outras missões no espaço profundo, por comparação, tiveram um driver definitivo na Terra, com comandos de navegação planejados no controle da missão no Centro de Operações Espaciais da ESA, antes de ser conectado à espaçonave horas depois. Durante a fase experimental de Hera, decisões equivalentes serão realizadas a bordo de forma autônoma em tempo real. "

p Para máxima confiabilidade de navegação, O computador de bordo principal da Hera será complementado por uma unidade de processamento de imagem dedicada - da mesma forma que os PCs de mesa costumam ter placas gráficas separadas - ao mesmo tempo que toma emprestadas técnicas de visão de máquina de câmeras industriais empregadas em linhas de produção.

p Navegação baseada em imagem

p Com lançamento previsto para outubro de 2023 e atingindo seu alvo Didymos asteróides próximos à Terra três anos depois, A missão Hera proposta pela ESA irá navegar em três modos diferentes. Na abordagem inicial, o asteróide principal aparecerá como mais uma estrela brilhante entre muitas.

p "De longe, será apenas um pequeno ponto, "explica Jesus." Teríamos que tirar várias fotos para observar seu movimento contra o campo de estrelas de fundo. "

p Esta técnica de imagem é semelhante àquelas desenvolvidas para detectar pequenos itens de detritos espaciais e, eventualmente, permitir que futuras missões robóticas de remoção de detritos se encontrem com eles.

p O próximo modo será o dominante para a maior parte da missão de Hera entre 30 km a 8 km de distância, com o asteróide 'Didymain' maior enquadrado em sua visão da câmera como um ponto de referência geral.

p "Este modo depende de ter o grande asteróide menor do que o campo de visão geral da câmera, e detectar o contraste de suas bordas dando lugar ao espaço além, "diz Massimo." Aproveitamos sua forma quase esférica para encaixá-lo em um círculo e estimar a distância da linha de visão entre a espaçonave e o asteróide 'centróide'. "

p Didymain foi selecionado como o ponto de referência de navegação, pois é o corpo onde a maior parte da gravidade do sistema está concentrada, e sabe-se muito mais sobre ele do que a Didymoon menor.

p Este método se tornará impraticável, no entanto, quando Hera chegar a menos de 8 km de Didymain, e o asteróide preenche seu campo de visão. Em seguida, vem o modo de navegação mais ambicioso de todos, com base no rastreamento de recurso autônomo sem referência absoluta.

p Jesus explica:"Será uma questão de imaginar as mesmas características - como pedras e crateras - em imagens diferentes para ter uma noção de como estamos nos movendo em relação à superfície, combinado, por sua vez, com outras informações, incluindo acelerômetros a bordo para cálculos mortos e a câmera infravermelha térmica para sobrevoar o lado noturno do asteróide. "

p O rastreamento de recursos também será usado para medir a massa de Didymoon, medindo a 'oscilação' que causa em seu pai, em relação ao centro de gravidade comum de todo o sistema binário Didymos. Isso será alcançado através da identificação de pequenas variações em escala de metros na rotação de pontos de referência fixos em torno desse centro de gravidade ao longo do tempo.

p Na prática, sem dúvida haverá surpresas, observa Massimo:"Uma superfície mais plana seria pior do que algo com muitos rochedos com alto contraste, facilitando a identificação inequívoca dos recursos. Além disso, um corpo menos esférico com muitas formas e sombras irregulares seria mais um desafio para o tipo de detecção de borda que estamos empregando. "

p Equipe de desenvolvimento em toda a Europa

p GMV na Espanha está liderando o desenvolvimento deste sistema de navegação baseado em visão, apoiado pela OHB na Suécia com outros parceiros, incluindo GMV na Polônia e na Romênia. Uma réplica da Asteroid Framing Camera em que Hera vai confiar está sendo usada atualmente para testes práticos do software, juntamente com um modelo de alta resolução de Didymos.

p Esta tecnologia terá usos mais amplos em muitas outras missões, incluindo o veículo de manutenção espacial planejado da ESA para reformar satélites e remover detritos espaciais, bem como a ambiciosa missão Mars Sample Return, a etapa de volta para casa envolverá encontro autônomo na órbita de Marte. Em última análise, uma vez provado, esta tecnologia seria um bloco de construção habilitador para sondas planetárias de baixo custo no espaço profundo.