Polscy inżynierowie z firmy GMV stworzyli na potrzeby misji Proba-3 główną część systemu nawigacji, sterowania i kontroli, umożliwiającego wykonanie skomplikowanego scenariusza misji. Formation Flight System, czyli system umożliwiający lot w formacji, to bardzo innowacyjny element misji, a zarazem jeden z najbardziej złożonych i krytycznych. Jest to też jeden z głównych celów technologicznych Proba-3.
Firma GMV w Polsce jest zaangażowana w misję Proba-3 od 2012 roku. W ramach tej misji GMV w Polsce opracowało kluczowy element systemu nawigacji – Formation Flight System, umożliwiający precyzyjne ustawienie dwóch satelitów na eliptycznej orbicie. To jedno z najtrudniejszych technologicznych wyzwań misji. Dzięki innowacyjnemu algorytmowi nawigacji względnej (relative GPS), opracowanemu przez polskich inżynierów, możliwe jest utrzymanie odległości między satelitami z dokładnością rzędu kilku centymetrów. Technologia względnego GPS-u jest wykorzystywana w okolicach perygeum orbity, gdy sygnały GPS są dostępne, umożliwiając precyzyjne pomiary i kontrolę pozycji i prędkości satelitów.
Technologia ta otwiera nowe możliwości zarówno dla nauki, jak i sektora komercyjnego – może być wykorzystywana w budowie dużych instrumentów badawczych na orbicie czy serwisowaniu satelitów.
Mówimy o precyzji rzędu kilku centymetrów, bo taka jest konieczna, aby koronograf zadziałał właściwie, i to jest jednym z głównych technologicznych wyzwań całej misji Proba-3. I chociaż specjalizujemy się w dostarczaniu oprogramowania dla misji kosmicznych, to stworzenie systemu nawigacji względnej o takiej precyzji jest ogromnym wyzwaniem. Technologia ta pozwoli w przyszłości budować na orbicie wokół Ziemi instrumenty badawcze o bardzo dużych rozmiarach. Zwiększą się nasze możliwości w zakresie badania kosmosu. Relative GPS będzie miał również zastosowanie w misjach komercyjnych, np. serwisowania satelitów na orbicie – mówi Paweł Wojtkiewicz, dyrektor ds. sektora kosmicznego GMV w Polsce.
Każdy z satelitów wyposażony jest w antenę i odbiornik śledzący sygnały satelitów nawigacyjnych, dodatkowo jeden z nich, główny, przetwarza dane z obu odbiorników i wykonuje nawigację względną. W celu uzyskania pożądanej dokładności niezbędne jest wykorzystanie wysoce dokładnych pomiarów. Pomiary te są obarczone nieoznaczonością, którą trzeba wyznaczyć, co jest najbardziej skomplikowaną częścią algorytmu stworzonego przez GMV w Polsce.
Surowe pomiary z odbiorników GNSS obarczone są różnymi błędami, co powoduje konieczność różnicowania pomiarów w celu wykrycia wszystkich typowych błędów (tj. efektów jonosferycznych, błędów zegarów pokładowych i efemeryd satelitów GPS). Właśnie do tego służy algorytm stworzony przez inżynierów GMV w Polsce, tworzący swego rodzaju interferometr GPS na orbicie. Określenie niepewności pomiarów fazowych i wyeliminowanie błędów pomiarowych umożliwi autonomiczne ustawienie satelitów z dużą dokładnością. Opracowana przez nasz zespół nawigacja względna zostanie przetestowana wkrótce po wystrzeleniu, kiedy oba satelity Proba-3 będą nadal ze sobą połączone – wyjaśnia Ambroise Bidaux-Sokołowski, szef działu nawigacji i sterowania polskiego zespołu GMV.
Aby umożliwić długą ekspozycję pozwalającą na badania Słońca koronografem, po której będą przemieszczały się satelity, Proba-3 została mocno spłaszczona i wydłużona, ma perygeum rzędu 600 km i apogeum ponad 60 500 km. W perygeum satelity będą przemieszczać się lotem swobodnym, jednak po wejściu w odpowiednie miejsce do obserwacji muszą ustawić się w konkretnym szyku i oddaleniu dokładnie 150 metrów.
Źródło: Planet Partners
Opracował: Paweł Z. Grochowalski
