Gibt es ein komplizierteres und komplexeres technologisches Projekt als ein Raumschiff? Vielleicht ein Teilchenbeschleuniger oder ein Fusionskraftprojekt. Aber abgesehen von diesen beiden lautet die Antwort wahrscheinlich nein.
Raumschiffe wie der JUICE der ESA verlassen nicht einfach das Labor. Jedes Raumschiff wie JUICE ist ein einzigartiges Design und sie benötigen Jahre - oder sogar ein Jahrzehnt oder mehr - Arbeit, bevor sie jemals eine Startrampe sehen. Mit einem geplanten Starttermin von 2022 befindet sich JUICE mitten in dieser Arbeit. Jetzt erfassen seine Kameras Bilder von Jupiter und seinen eisigen Monden als Teil seiner Navigationskalibrierung und Feinabstimmung.
"Es fühlte sich besonders sinnvoll an, unsere Tests bereits an unserem Ziel durchzuführen!"
Gregory Jonniaux, Vision-Based Navigation-Experte bei Airbus Defence and Space.
JUICE steht für Jupiter Icy Moons Explorer. Seine Mission ist es, den Jupiter zu umkreisen und wiederholte Vorbeiflüge an den ozeanischen Monden des Gasriesen durchzuführen: Callisto, Ganymede und Europa. Für die letzte Phase seiner Mission wird sich JUICE in einer Umlaufbahn um Ganymed, den größten Mond des Sonnensystems, niederlassen, um einen erweiterten Blick zu erhalten. (JUICE wird das erste Raumschiff sein, das den Mond eines anderen Planeten umkreist.) Am Ende seiner Mission im Februar 2034 wird das Raumschiff durch Aufprall auf Ganymed außer Dienst gestellt.
Das Missionsprofil ist ziemlich komplex, und all diese Komplexität erfordert eine präzise Navigation. Die NavCam (Navigationskamera) des Raumfahrzeugs spielt eine wichtige Rolle bei der Ermittlung der Position und Geschwindigkeit von JUICE in Bezug auf die Monde, die es besucht. (Radio Tracking hilft natürlich auch.) Ein Hin- und Rückfunksignal zwischen Erde und Jupiter dauert etwa 1 Stunde und 45 Minuten, daher ist ein autonomes Navigationssystem erforderlich. NavCam ist ein wichtiger Bestandteil dieses Systems.
Diese Bilder von Jupiter und seinen Monden wurden mit NavCam aufgenommen, jedoch nicht, während es am Raumschiff befestigt war. Ein Team von Ingenieuren bei Airbus, dem Hauptauftragnehmer der JUICE-Mission, brachte NavCam auf das Dach eines Gebäudes in der Airbus-Anlage in Toulouse, Frankreich. Ziel war es, NavCam unter realen Himmelsbedingungen zu testen.
Sie testeten ein Konstruktionsmodell von NavCam und konzentrierten sich auf die verschiedenen Software- und Hardwareschnittstellen, einschließlich Bildverarbeitung und integrierter Navigationssoftware. Sie beobachteten nicht nur den Mond und andere Objekte, sondern auch das spätere Ziel des Raumfahrzeugs, Jupiter und seine Monde.
„Es überrascht nicht, dass die Jupitermonde in einer Entfernung von etwa 640 Millionen Kilometern nur als ein oder zwei Pixel betrachtet werden und Jupiter selbst in den Langzeitbelichtungsbildern gesättigt zu sein scheint, die zum Erfassen sowohl der Monde als auch der Hintergrundsterne erforderlich sind - Optimieren Sie unsere Bildverarbeitungssoftware, die autonom an Bord des Raumfahrzeugs ausgeführt wird “, sagt Gregory Jonniaux, Experte für visionäre Navigation bei Airbus Defence and Space, in einer Pressemitteilung. "Es fühlte sich besonders sinnvoll an, unsere Tests bereits an unserem Ziel durchzuführen!"
Die Umgebung um Jupiter ist besonders unangenehm, wenn es um Strahlung geht. NavCam sowie alle anderen Systeme des Raumfahrzeugs müssen vor dieser Strahlung geschützt werden. Alle Instrumente und Systeme sind kritisch, aber vielleicht ist keines so kritisch wie die Navigationsausrüstung wie NavCam.
Der Zweck von NavCam ist es, die fein abgestimmte Navigation bereitzustellen, die für den Betrieb in der Region erforderlich ist. JUICE wird nicht nur das erste Raumschiff sein, das den Mond eines anderen Planeten umkreist, sondern seine Vorbeiflüge werden ihn auch sehr nahe an die Monde bringen - zwischen 200 km und 400 km von der Oberfläche entfernt. Dank der präzisen Navigation von NavCam kann JUICE sicher und effektiv um Jupiter herumfahren und Kraftstoff sparen.
Natürlich werden die Dinge ganz anders aussehen, wenn sich das Raumschiff am Jupiter befindet. Während der Vorbeiflüge und während der Umlaufbahn von Ganymed kann NavCam Oberflächenmerkmale auf den Monden erkennen. Ein Teil der NavCam-Tests bestand darin, simulierte Bilder von dem zu füttern, was es sehen wird, wenn es dort ist.
"Die simulierten Ansichten der Jupitermonde geben einen realistischeren Eindruck davon, was unsere NavCam während des Vorbeiflugs erfassen wird", fügte Daniele Gherardi, ESA-Experte für Führung, Navigation und Kontrolle, in derselben Pressemitteilung hinzu. "Natürlich wird uns die hochauflösende wissenschaftliche Kamerasuite mit noch mehr Details dieser rätselhaften Monde beeindrucken."
Das Bildgebungssystem, auf das sich Gherardi bezieht, heißt JANUS (Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator). Es ist ein hoch entwickeltes hochauflösendes Bildgebungssystem mit einer räumlichen Auflösung von bis zu 2,4 m / Pixel (7,9 ft / Pixel). Es bietet auch Stereo Bildgebung und wird in Spektral-, Laser- und Radardaten integriert, um geomorphologische Messungen bereitzustellen.
Dies ist nicht der einzige Test, den NavCam durchlaufen wird, wenn sich die ESA und Airbus auf den Weg zum endgültigen Start der Mission im Jahr 2022 machen. Bis Ende des Jahres wird NavCam mit einer „Volloptik-Baugruppe für Leistungsrepräsentanten“ getestet. Anschließend wird es auf Integration mit dem Rest des JUICE-Raumfahrzeugs getestet. Und nach dem Start wird die ESA ein technisches Modell von NavCam verwenden, um Mission Ops zu unterstützen.
Es ist noch ein langer Weg, bis JUICE auf den Markt kommt, aber diese Daten haben eine Möglichkeit, sich an uns heranzuschleichen. Es ist noch nicht lange her, dass wir geduldig darauf gewartet haben, dass das JUNO-Raumschiff der NASA zum Jupiter startet. Jetzt umkreist JUNO Jupiter seit über drei Jahren und die NASA hat ihre Mission bis Juli 2021 verlängert.
Während es bei JUNO hauptsächlich um Jupiter selbst geht, konzentriert sich JUICE auf die ozeanischen Monde um Jupiter und versucht, ihr Potenzial zur Unterstützung des Lebens zu etablieren. Ohne präzise Navigation geht das nicht, und genau darum geht es bei NavCam.
MEHR:
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- ESA: JUICE Mission
- Space Magazine Video: Erkundung der eisigen Monde des Jupiter. Europa Clipper der NASA und JUICE der ESA
