El corredor más largo del establecimiento más grande de la ESA se convirtió en un sitio de prueba para una de las misiones futuras más ambiciosas de la Agencia. Proba-3. Los dos satélites que componen esta misión se alinearán de modo que uno proyecte una sombra sobre el otro, revelando regiones internas de la atmósfera fantasmal del Sol. Pero tal vuelo de formación de precisión solo será posible a través de un sistema de sensores basado en la visión que permita que un satélite se fije en el otro.

El par Proba-3 volará a una distancia nominal de 144 m para observaciones coronales, además de realizar maniobras de reconfiguración de la formación que cambiarán su distancia hasta los 25 m, y hasta 250 m.

Las pruebas de este sistema de sensores para hacer esto posible se llevaron a cabo en el centro técnico ESTEC de la ESA en Noordwijk. Los países bajos, utilizando su corredor principal de 230 m de largo, que conecta las oficinas del proyecto con los laboratorios técnicos y el Centro de Pruebas satélite del establecimiento.

Las luces se atenuaron y se eliminaron las exhibiciones para permitir que las versiones de prueba de las cámaras observen un indicador LED con un objetivo de vuelo a lo largo de todo el pasillo.

"Este sistema de sensores basado en la visión es la forma inicial en que los dos satélites adquieren formación, y volver a adquirirlo una vez por órbita, "explica Damien Galano, Responsable de proyectos Proba-3 de la ESA.

"Está diseñado para permitir que la pareja se encuentre y calcule su posición relativa con una precisión de unos pocos milímetros, a distancias de 20 a 250 m, permitiendo que la nave espacial maniobre autónomamente en formación. Así que necesitábamos un gran espacio para probarlo y un espacio interior como este es mucho más controlable que el exterior, donde el viento y otras perturbaciones podrían interferir con la instalación ".

Planeado para su lanzamiento en 2023, Los satélites de dos metros de Proba-3 se alinearán de tal manera que uno, el "Ocultador", bloquee el disco solar cegador para el otro "Coronagraph". Esto dará a los investigadores una vista sostenida de las capas internas de su débil atmósfera. o 'corona, "normalmente escondido bajo la intensa luz del sol, excepto durante breves eclipses solares.

"Los dos satélites volarán juntos en una órbita alargada o muy elíptica de 19,6 horas, "dice Raphael Rougeot, Proba-3 mi

"Volar activamente en formación a lo largo de esta órbita no sería práctico. En cambio, los satélites solo vuelan en formación durante las seis horas alrededor de la cima de 60 000 km de altitud (o 'apogeo') de su órbita. El resto del tiempo se maniobran en una trayectoria relativa de vuelo libre que garantiza la seguridad de la misión. saliendo de la parte inferior de su órbita, o 'perigeo', deben readquirirse unos a otros ".

Un conjunto de cámaras estará a bordo del satélite Occulter, buscando LED pulsantes en el Coronagraph, uno en cada esquina más un patrón cuadrado más pequeño en el lado derecho, destinado a revelar la orientación del satélite y permitir operaciones de proximidad.

Raphael agrega:"Se necesitan dos cámaras con diferentes campos de visión. La primera cámara tiene un amplio campo de visión de 15 grados, utilizado para encontrar el Coronagraph. El segundo tiene un campo de visión más estrecho para proporcionar la precisión necesaria en una escala milimétrica. Otro sensor permite sincronizar sus adquisiciones de imágenes con los pulsos de LED. Esta sincronización precisa, hasta una cuestión de diez millonésimas de segundo, es necesaria porque, de lo contrario, la luz de los LED podría perderse en el reflejo espurio del Sol en el Coronagraph. o en la Tierra brillante al fondo. Además, las cámaras también tendrán un filtro optimizado para la luz LED del infrarrojo cercano ".

Las pruebas del sistema de cámaras y un objetivo con LED de metro cuadrado se espaciaron a intervalos de 30 m a lo largo del corredor. dando resultados prometedores. Para simular la luz solar parásita, Se utilizó una lámpara específica con las propiedades espectrales correctas. Esta lámpara fue caracterizada especialmente por el Laboratorio de Óptica de ESTEC para esta prueba.

Como seguimiento, una versión más pequeña del objetivo LED se montó en un brazo robótico montado en riel en el encuentro de control y navegación de guía de ESTEC, Simulador de aproximación y aterrizaje, o GRALS. Esta instalación de 33 m de largo se utiliza para simular aproximaciones cercanas, encuentro y acoplamiento entre objetos espaciales.

Jonathan Grzymisch, Ingeniero de sistemas de navegación y control de orientación Proba-3, explica:"El brazo robótico movió el objetivo LED a lo largo de un patrón preprogramado mientras las cámaras miraban, permitiendo que el software del instrumento calcule su trayectoria dinámica relativa de forma continua. Esto nos permite caracterizar el rendimiento del sensor sobre una base dinámica determinista. Ambas pruebas funcionaron bien, gracias a la cooperación del Facility Management de ESTEC y las secciones técnicas pertinentes ".

El sistema de sensores basado en la visión de Proba-3 ha sido desarrollado por la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU). El equipo no pudo estar presente en persona en ESTEC debido a restricciones de COVID-19, pero apoyaron las pruebas de forma remota mientras los ingenieros de la ESA preparaban y ejecutaban la prueba.