Avui dia, en pensar en asteroides, inevitablement pensem en la defensa planetària. En publicacions anteriors d’aquest blog hem comentat la necessitat de defensa planetària i com la missió HERA formarà part d’aquest esforç.

PRIMERA MISSIÓ EUROPEA A UN SISTEMA BINARI D’ASTEROIDES

L’objectiu fonamental de la missió HERA és desenvolupar tecnologia de defensa planetària. Ajudarà a comprendre com afrontar futurs escenaris en els quals desviar els asteroides que es trobin en una trajectòria de col·lisió amb la Terra. Prevista per llançar-la el 2024, la missió HERA arribarà al sistema binari d’asteroides Didymos a finals de 2026. Aquest sistema binari d’asteroides es compon d’un asteroide principal, de la mida d’una muntanya i de 780 metres de diàmetre, que és orbitat per un altre de més petit de 160 metres, anomenat Dimorphos. La trajectòria de Dimorphos s’alterarà amb un impacte cinètic i HERA n’estudiarà els efectes per fer una avaluació precisa i saber en quina mesura s’haurà modificat la seva trajectòria. La missió HERA es controlarà des del Centre Europeu d’Operacions Espacials (ESOC) amb seu a Darmstadt (Alemanya).

ELS REPTES D’UNA MISSIÓ A UN ASTEROIDE

Una missió dirigida a un asteroide, com és el cas d’HERA, implica grans desafiaments. Per exemple:

• Entorns febles i complexos
• Alta pressió de la radiació solar, l’efecte de la qual sobre la nau espacial pot frustrar el model
• Poderoses forces no gravitacionals
• Considerables incerteses sobre l’entorn dinàmic a causa de la forma irregular dels cossos i la imprecisió de les dades anteriors
• Errors de mesurament òptic, també per la forma irregular dels cossos

Per superar aquests reptes, les noves estratègies de navegació en missions amb cossos petits es basen en una combinació d’operacions àgils i en l’autonomia a bord. Per aprofitar al màxim els sistemes de bord, tant les operacions com els sistemes GNC han de desenvolupar-se en estreta col·laboració entre equips multidisciplinaris. La cooperació entre l’equip d’operacions i l’equip de sistemes GNC garanteix la plena comprensió de limitacions i requisits, mentre permet que la missió aprofiti tot el potencial dels nous sistemes, i així s’aconsegueixen els beneficis científics i tecnològics més grans.

LA CLAU DE L’ÈXIT DE LA MISSIÓ: EL SISTEMA GNC D’HERA

HERA estarà equipada amb un sistema de guiatge, navegació i control (GNC, per les seves sigles en anglès) desenvolupat per GMV, líder europeu en GNC que es troba al capdavant a escala global en missions d’exploració planetària i d’asteroides. La cartera de l’empresa en projectes europeus la situa com a líder del sector, i ha participat en AIM, Marco POLO, Neoshield2, SYSNOVA-BEAST i Rosetta.

El GNC és el responsable de mantenir i controlar l’actitud i l’òrbita de la nau segons el perfil de la missió. Garanteix el guiatge, la navegació i el control desitjats, i ofereix seguretat addicional per garantir l’èxit de la missió.

Fent gala d’una innovadora tecnologia autònoma d’òrbita d’asteroides, comparable a la que permet que a la Terra es condueixin cotxes sense conductor, HERA recopilarà informació fonamental per ajudar la comunitat científica i els qui ideïn futures missions a comprendre la composició i l’estructura dels asteroides.

Una part considerable de la tecnologia del sistema GNC s’està testant. Les proves per certificar que la tecnologia del sistema GNC autònom de GMV està llesta s’han dut a terme amb una càmera dissenyada per treballar a l’espai i amb una rèplica a escala del sistema binari d’asteroides Didymos. Per garantir que aquestes proves siguin el més realistes possible es van replicar també les condicions de profunda foscor espacial en les quals HERA haurà de treballar. Les proves de validació a terra del sistema GNC, fetes a l’abril de 2020, es van dur a terme al laboratori òptic de GMV i després al laboratori robòtic de GMV de Madrid, platform-art^@, un dels entorns de proves robòtiques més avançats d’Europa per a validació de sistemes GNC.

APROFITAR LA MESTRIA EN GNC DE GMV PER A JUVENTAS

Juventas participa a la missió HERA com un dels dos CubeSats que es desplegaran en les proximitats de l’asteroide. Per poder navegar amb seguretat en un entorn hostil i impredictible en distàncies curtes, Juventas durà a terme operacions autònomes amb el sistema GNC desenvolupat per GMV. L’elevada latència de la informació genera gran incertesa. Per tant, per prevenir que l’asteroide surti del camp de visió de la càmera i garantir la continuïtat de la imatge, el sistema GNC a bord ha de fer les correccions necessàries de l’actitud del minisatèl·lit.

A més, com a part ampliada de la missió, Juventas intentarà aterrar a la superfície de Dimorphos. El procés d’aterratge implica un procés d’arribada a la superfície controlat pel sistema GNC autònom, així com una sèrie d’impactes no controlats fins que Juventas pugui posar-se sobre la superfície de l’asteroide. La dinàmica altament pertorbada sumada a la petita mida de l’objectiu fa que l’aterratge sigui l’operació més desafiadora a què s’enfrontarà Juventas. Això imposa exigents restriccions en el disseny de la missió i posa de manifest l’impacte i la necessitat d’un sistema GNC autònom.