L'equip d'Hera i la contribució del GNC

Estic escrivint aquest article des de l'aeroport de Frankfurt, de tornada del meu últim viatge de negocis a l'ESOC, on ahir es va executar amb èxit la primera maniobra a l'espai profund de la missió Hera, injectant la nau en la seva trajectòria interplanetària. Això marca el final de l'anomenada “Fase de posada en marxa en òrbita propera a la Terra”, però potser el millor és començar pel principi. 

El concepte de la missió Hera va néixer a principi de la dècada del 2000 i va canviar de nom diverses vegades durant la seva evolució, però finalment, al Consell Ministerial de 2019, es va aprovar aquesta missió desafiant i se’n va iniciar la fase d'execució. L'objectiu principal de la missió està relacionat amb la defensa planetària, i concretament es tracta d'investigar la tècnica de l'impactador cinètic. Hera s'aproparà al sistema binari d'asteroides anomenat Didymos i estudiarà l'efecte de l'impacte de l'impacte de la nau espacial DART (de la NASA) a la lluna del sistema. L'objectiu és entendre com defensar la Terra, en cas que torni a passar el mateix que als dinosaures. Per aconseguir el seu objectiu principal, Hera necessitava un sistema autònom de guiatge, navegació i control (GNC) d'última generació, que permetés les seves operacions de proximitat en un entorn hostil, lluny de la Terra i amb un camp gravitatori desconegut i difícilment predictible. 

4 anys va ser el temps que la indústria i l'ESA van tenir per dissenyar, desenvolupar, construir i provar una nova nau espacial, amb tecnologies totalment noves, especialment relacionades amb el GNC. Dins de GMV s'ha creat un equip que ha desenvolupat nous estàndards, nous processos i una nova manera àgil de treballar... tot això mentre es duia a terme el normal desenvolupament del subsistema GNC. Has sentit mai l'expressió “construir un avió mentre vola”? Malgrat la manca de confiança del món exterior, l'equip de GMV va aconseguir desenvolupar i lliurar un producte excel·lent, per la qual cosa es va arribar a l'estiu de 2024 orgullosos d’allò aconseguit i convençuts que l'aventura s'havia acabat... Però només era el principi!

Segons el contracte, GMV havia de donar suport al que s'anomena LEOP i NECP (“fase de llançament i òrbita primerenca” i “fase de posada en marxa en òrbita propera a la Terra”). La durada del LEOP és molt limitada, en el cas d'Hera només 3 dies, i l'objectiu principal d'aquesta fase és tenir el primer contacte amb la nau espacial després del llançament, verificant que totes les seves unitats primàries estan funcionant correctament. Durant aquesta fase, hi ha vigilància les 24 hores del dia des de terra, ja que l'equip d’Hera ha de poder reaccionar ràpidament davant qualsevol possible anomalia. Potser t’has adonat que em referia a l'equip d'Hera, mentre que abans només he esmentat l'equip de GMV. Encara no estic completament segur quan va passar, i el més probable és que va començar fins i tot abans de l'estiu de 2024, però d'alguna manera l’ESA i la indústria van crear un equip unificat, trencant totes les parets de les interfícies estàndard. Tots teníem el mateix propòsit: desafiar les regles de les normes del “vell espai” (per exemple, temps de desenvolupament, cost) per fer realitat el miracle d'Hera. Aquest concepte em va quedar cada vegada més clar durant les simulacions LEOP. A partir del mes de juny, l'equip d'Hera va viatjar diverses vegades a l'ESOC (Centre Europeu d’Operacions Espacials) per simular l'escenari LEOP i, per descomptat, la simulació va ser molt realista, plena de defectes que van ser injectats pels responsables del SIM per entrenar les nostres habilitats de detecció i resolució de problemes. Estàvem preparats per al LEOP i, el més important, vam crear i consolidar un equip on ens coneixíem, coneixíem les nostres capacitats i els nostres límits, i confiàvem en la capacitat d'aquest equip unificat, l'equip Hera.

Finalment, ens estem acostant al 7 d'octubre de 2024, dia del llançament, però sembla que una força més gran no volia que Hera volés. La nau espacial estava preparada a Cap Canaveral (Florida), però el llançador Falcon 9, després d'una seqüència increïblement llarga de llançaments reeixits, es va quedar a terra a causa d'un problema. Uns dies abans de la data nominal de llançament, la FAA va permetre llançar Hera i encara recordo les cares de l'equip, amb enormes somriures pintats com si fos un senyal que finalment ho faríem de veritat. Però els somriures no van durar gaire, ja que s'estava formant un huracà anomenat Milton a les proximitats del port espacial, i hauria estat enorme! L'huracà hauria arribat uns dies després, però les condicions meteorològiques ja eren prohibitives, així que el dia abans del llançament teníem un 85 % de possibilitats que no passés.

7 d'octubre. Una amiga em va dir una vegada que les possibilitats de guanyar la loteria són del 50 %, ja que només hi ha dos resultats possibles: guanyar o perdre. Ho vaig dir a l'equip el matí del llançament, perquè el 50 % sonava molt millor que el 15 %. Llavors va passar alguna cosa... la mateixa força que semblava haver enviat Hera a terra, va canviar d'opinió i poc a poc les possibilitats van començar a pujar poques hores abans de l'enlairament nominal. 15 es va convertir en 20, que es va convertir en 30, de manera que l'enfocament estàtic “dubtós” del meu amic era aplicable, i sense ni adonar-se'n, a les 16.52 i 11 segons... Es va llançar Hera. La mateixa data que es va fixar diversos mesos abans, un dia abans del calendari previst en el contracte signat el 2020. Cal destacar també el suport de les persones de GMV que van viatjar a Florida per presenciar el llançament, i de tot l'equip de GMV que va ser essencial per al desenvolupament del GNC, que van veure en directe en una videoconferència des d'Espanya, Romania i Portugal.

Comença la LEOP. Tenim adquisició nominal de senyal, i a part d'algunes falses alarmes i alguns ajustos que cal fer, una a una totes les unitats es van despertar, van estirar els braços, i van començar a comportar-se perfectament! La nau va passar unes hores en el que s'anomena Mode de supervivència GNC, amb el conjunt mínim d'unitats GNC en el bucle. Posteriorment, es van utilitzar unitats més avançades i complexes, com l’Star Tracker i les Momentum Control Wheels. Tot era nominal, i estàvem tan avançats al calendari que també vam incloure activitats addicionals, com disparar cada propulsor, un per un, comprovar-ne el comportament i també la reacció de la nau espacial a la seva acció (els temuts modes flexibles). La LEOP acaba, no amb una explosió, sinó amb un gemec... amb una veu commoguda que deia “S'ha acabat la LEOP i ha estat un èxit”. Vaig ser-ne conscient unes hores més tard a l'hotel, i me n'alegro, ja que hauria estat bastant vergonyós que tothom veiés tot el que vaig plorar. Una de les LEOP més suaus de tots els temps, sense que es produís cap problema important... Ni tan sols en les simulacions va haver-hi un escenari tan suau. I aquell va ser el moment en què vaig començar a tenir els meus dubtes... Coneixes Matrix? Però tant és. Si això és un somni, si us plau, no em despertis.

Recordo el meu primer any d'universitat a Forlì, Bolonya. Vaig aconseguir aprovar tots els exàmens amb les notes més altes, però quedava l'últim... Ja estava molt content, però vaig pensar que aquest podia ser el toc final perfecte, la cirereta del pastís. Al juliol de 2007, vaig fer aquell examen, i el dijous 10 d'octubre de 2024, Hera va fer història, demostrant en vol la tecnologia de navegació autònoma basada en visió més avançada mai desenvolupada en una missió de l'ESA. La LEOP s'havia acabat, però quan es crea un equip tan potent, has d'esperar l'inesperat. A partir d'una idea de l'ESA, vam començar a treballar en l'adaptació de la tecnologia autònoma Hera GNC (que s'havia d'utilitzar a l'asteroide Didymos) per a un escenari Terra-Lluna. L'única finalitat era la seva validació, però el problema és que adaptar l'escenari no era fàcil, i teníem altres prioritats en els mesos previs al llançament. Per no parlar que la velocitat relativa d'Hera respecte de la Terra era tal que aquesta prova només es podia haver realitzat un o dos dies després de la LEOP, on esperàvem tenir problemes molt més grans que provar una nova tecnologia. Malgrat tot, aquella nit va passar... i va ser màgica. La prova s’havia de planificar prèviament durant un passatge nocturn de comunicacions, sense ningú a la consola, però aquella nit la Sala de Control Dedicada estava plena de gent de la indústria, controladors de naus espacials, experts en dinàmica de vol. L'emoció quan per fi vam veure la primera imatge de la Terra des de la càmera Hera i vam tenir proves que havia estat utilitzada amb èxit pels seus algoritmes autònoms... no es pot explicar amb paraules, però això... va ser la cirereta del pastís.

Ara tornem a l'inici d'aquest article, l'etapa final d'aquests primers dies en òrbita, la maniobra a l'espai profund. Amb aquesta operació que tanca el NECP, Hera, amb propulsors propis, va haver de disparar durant gairebé dues hores per posar-se en una nova trajectòria que la portarà a Mart al març de 2025. Després d'aprofitar la seva empenta gravitatòria, es dirigirà cap a Didymos, per a la qual cosa s'espera que sigui una fase molt emocionant d'operacions d’aproximació als asteroides.

Ahir, algú em va preguntar si, mirant cap enrere, puc dir que va valdre la pena... tota la feina, tot el compromís personal, tot el patiment i les lluites. Finalment, puc somriure i dir que sí. Ha valgut la pena poder contribuir a aquesta sorprenent obra d'enginyeria que ara vola a l'espai profund... Ha valgut la pena tenir l'oportunitat de formar part de l'equip Hera.

Autor: Andrea Pellacani