Dvě družice Proba-3 byla posazeny proti sobě v superčisté místnosti a jejich kamery, LED světla, lasery a senzory stínu byly aktivovány. Tím došlo k otestování systémů, které dovolí oběma družicím udržovat svoji vzájemnou přesnou polohu, a to s přesností jednoho milimetru.
Když se dva satelity dostanou na vzdálenost několika set metrů od sebe, běžnou reakcí je provedení manévru zabraňujícího kolizi. Ovšem dvojdružice ESA Proba-3 bude provádět řízený tanec na oběžné dráze, když se oba prvky dostanou až na 25 m od sebe.
Ve vzdálenosti 150 metrů od sebe se družice srovnají tak, aby Slunce vrhalo stín jedné na druhou. Tím vytvoří umělé sluneční zatmění, které odhalí slabou vnější atmosféru Slunce. Ta je jinak neviditelná díky oslepujícímu světlu vlastního slunečního kotouče.
Jak to bude možné? Podobně jako autonomní vozidla na Zemi, tak i družice mise Proba-3 využijí celou řadu senzorů a různé technologie k tomu, aby stanovily svoji vzájemnou pozici.
Všechny tyto systémy přitom musí pracovat perfektně, aby byla mise úspěšná. Proto je zapotřebí hardware i software obou družic otestovat už na Zemi. A přesně to se děje v superčisté místnosti ve městě Kruibeke nedaleko Antwerp (Belgie).
„Proba-3 je demonstrační mise pro let ve formaci, přičemž tyto systémy tvoří její jádro,“ vysvětluje softwarový a systémový inženýr ESA Teodor Bozhanov.
„Aby si dvě družice udržely pozici s nezbytnou přesností, potřebujeme, aby vykonaly specifické kroky v přesně stanoveném pořadí, krok za krokem. Začnou optickými pozorováními, pak přejdou k laserovému měření, až skončíme u detekce stínu, který jeden satelit vrhá na druhý. Pokud by kterýkoliv z těchto kroků nebyl úspěšný, nemůžeme se posunout k dalšímu.“
Dvě družice mise Proba-3 byly umístěné jen přibližně 15 metrů od sebe, což byla maximální vzdálenost, kterou dovolila superčistá místnost firmy Redwire. V kosmickém prostoru ovšem poletí pár družic v desetkrát větší vzdálenosti od sebe, když přijde ke slovu práce ve formaci.
Personál hlavního kontraktora mise Proba-3, kterým je španělská firma Sener, se během týdenní zkušební kampaně přidal k týmům Redwire a ESA. Společně s nimi se zkoušek zúčastnili odborníci z dánského výzkumného institutu DTU Space, na jehož půdě vznikl klíčový senzorový systém VBS (Vision Based Sensor).
Dvojice družic bude spojena na své oběžné dráze skrze rádiové spojení dodané společností Tekever (Portugalsko), jehož pomocí bude neustále aktualizována vzájemná vzdálenost obou těles.
Navíc budou neustále kontrolovat svoji absolutní pozici v kosmickém prostoru s pomocí speciálně navržených přijímačů družicové navigace, které budou muset vzít v potaz, že oběžná dráha mise Proba-3 je vysoce eliptická a dosahuje do vzdálenosti 60 tisíc kilometrů od Země. Díky tomu budou družice prolétat skrze orbity navigačních konstelací.
Dvojice družic je také vybavena hvězdnými čidly: kamerami spojenými s počítači, které jsou schopné rozpoznávat souhvězdí a určovat orientaci obou satelitů Proba-3.
Jakmile se družice dostanou k sobě na nějakých 250 metrů, přijde ke slovu jejich relativní navigační systém využitelný pro přesné létání ve formaci.
Prvním na řadě je systém VBS (Vision Based Sensor). Širokoúhlá kamera na družici jedné bude použitá ke sledování navigačních LED světel na druhém satelitu, přičemž poskytne hrubé informace o vzájemné vzdálenosti obou těles, stejně jako doplňující data o jejich vzájemné poloze.
To je doplněno úzkoúhlou kamerou, která se zaměřuje na druhou a mnohem menší LED šablonu, díky čemuž poskytuje informace o relativní poloze s přesností na centimetr.
Jako další přijde na řadě senzor FLLS (Fine Lateral and Longitudinal Sensor) na družici Proba-3 Occulter (Stínítko), který vyšle laser směrem k retroreflektoru na čelní stěně družice Coronagraph (Koronagraf), odkud se odrazí zpět na Stínítko. Tento impuls dovolí změřit FLLS relativní pozici s milimetrovou přesností.
Závěrečnou poziční technologií je systém SPS (Shadow Positioning Sensor), který je založený na fotobuňkách rozmístěných kolem optické soustavy hlavního koronagrafického přístroje družice Proba-3, jenž bude využívaný k monitorování korony obklopující Slunce.
Pokud bude stín o průměru přibližně 5 cm zobrazovaný správně, tedy vycentrovaný v koronagrafu, tak bude na všech stranách od optiky stejné osvětlení. Odchylka pak bude znamenat potřebu korekce.
„Všechny tyto systémy byly už dříve testovány každý zvlášť, stejně jako došlo ke společným simulacím,“ vysvětluje inženýr ESA zabývající se navigací a řízením Jonathan Grzymisch. „Ale toto je úplně poprvé, kdy veškerý hardware a software pracovaly společně tak, jak budou pracovat na oběžné dráze. Navigační systém zpracovával reálné vstupy od hardware. A to od nejhrubších měření přes jemnější až po nejjemnější.“
„Omezený prostor, ve kterém jsme pracovali, vedl ke složitému testovacímu nastavení, protože jsme museli přimět naváděcí, navigační a řídicí software, aby pracoval mimo svoji operační oblast. Například jsme použili robota z naší laboratoře v ESTECu v Nizozemsku k uchycení laserového odražeče, protože testovací uspořádání neumožňovalo zaměření skutečného na družici Koronagraf.“
„V tomto případě však testování proběhlo hladce, čímž jsme se o krok přiblížili k vypuštění družic. Příště, až všechny tyto systémy budou pracovat společně, takže už to bude na oběžné dráze.“
Mise Proba-3 se připravuje ke startu na podzim letošního roku na palubě indické rakety PSLV-XL.
Další informace jsou k dispozici na portálu Evropské kosmické agentury (ESA).
