Gegevensfusie voor milieukartering

Om veilig rond Didymos te kunnen opereren, beschikt Hera over een hoge mate van autonomie aan boord. Het Guidance, Navigation and Control (GNC)-systeem is ontworpen om gegevens uit verschillende bronnen samen te voegen om een ​​samenhangend beeld van de omgeving op te bouwen, op een vergelijkbare manier als zelfrijdende auto's.

‘De belangrijkste gegevensbron zal de Asteroid Framing Camera zijn, waarvan de beelden zowel voor de wetenschap als voor navigatie worden gebruikt’, voegt Jesus toe. “Deze beelden zullen worden gecombineerd met andere input om een ​​robuuste schatting te maken van de positie ervan, met name de PALT-H-laserhoogtemeter van de missie, die laserpulsen naar het oppervlak van de asteroïde weerkaatst, evenals traagheidssensoren. Dit GNC-systeem is ontworpen om aanvankelijk handmatig vanaf de grond bediend, maar zodra Hera's CubeSats zijn ingezet, zal autonome navigatie nodig zijn om de kerndoelen van de missie te verwezenlijken."

Tijdens nabijheidsoperaties zal Hera Didymos in de camera in beeld houden als een algemeen referentiepunt, waarbij het contrast tussen de randen van de asteroïde en de diepe ruimte eromheen wordt gedetecteerd. De gedetecteerde vorm zal worden vergeleken met een voorspeld bolvormig model. Later, wanneer het ruimtevaartuig dichterbij dan ongeveer 10 km van Didymos en meer dan 2 km boven Dimorphos komt, zal een beeldverwerkingstechniek genaamd "centrum van helderheid" worden gebruikt, gericht op de gemiddelde positie van door de zon verlichte pixels, vanwege de complexe en onzekere vorm van de kleinere asteroïde.

Hyperbolische bogen om positie te behouden

De zwaartekrachtniveaus van de twee asteroïden zijn te laag om het ruimtevaartuig in traditionele zin in een baan om de aarde te brengen. In plaats daarvan (door gebruik te maken van een techniek van ESA's komeetjager Rosetta) zal Hera in 'hyperbolische bogen' vliegen - die lijken op een reeks afwisselende flyby's, omgedraaid door regelmatige stuwraketten om de drie tot vier dagen. Bij elke normale missie zou dit aantal herhaalde snelheidsveranderingen de drijfgastanks snel uitputten, maar het zwaartekrachtniveau rond Didymos is zo laag dat Hera slechts met een typische relatieve snelheid van ongeveer 12 cm per seconde zal vliegen.

‘De hyperbolische bogen van Hera zijn zo ontworpen dat als het afvuren van een boegschroef een kleine fout vertoont, het ruimtevaartuig toch op veilige afstand van de asteroïden zou blijven’, voegt Jesus toe. ‘De lage snelheden betekenen echter dat de orbitale manoeuvres die Hera heel dicht bij de asteroïden brengen, zeer nauwkeurig moeten worden uitgevoerd, anders bestaat er nog steeds kans op botsingen. Het GNC beschikt dus over een autonoom trajectcorrectiesysteem, plus een autonoom systeem. systeem voor het schatten van het risico op botsingen, dat in staat is om botsingsvermijdingsmanoeuvres uit te voeren als dat nodig is."

Oppervlakkenmerken bijhouden

Hera's zelfrijdende autonomie zal echt tot zijn recht komen als het ruimtevaartuig later in zijn missie de asteroïden nadert, legt Jesus uit:"Zodra we dichterbij komen dan 2 km, zal Dimorphos het gezichtsveld van de camera vullen. Dan komt de meest ambitieuze navigatiemodus van alles, gebaseerd op het autonoom volgen van oppervlaktekenmerken zonder absolute referentie. Dit zal een kwestie zijn van het in beeld brengen van dezelfde kenmerken, zoals rotsblokken en kraters, in opeenvolgende foto's om een ​​idee te krijgen van Hera's hoogte en traject ten opzichte van het oppervlak.

Identificatie en kartering van kenmerken zal ook worden gebruikt om de massa van Dimorphos af te leiden, hoewel deze techniek vanaf de grond zal worden uitgevoerd in plaats van aan boord van het ruimtevaartuig.

Missiecontrollers zullen de "wiebel" meten die het maantje veroorzaakt bij zijn ouder, ten opzichte van het gemeenschappelijke zwaartepunt van het algehele Didymos-systeem. Dit zal worden bereikt door kleine variaties op meterschaal te identificeren in de rotatie van vaste oriëntatiepunten rond dit zwaartepunt in de loop van de tijd.

GNC-testen van enkele van de modi in deze laatste experimentele fase zullen na de lancering worden voortgezet, om het ruimtevaartuig voor te bereiden op de aankomst in Didymos in oktober 2026.

Geleverd door European Space Agency