Sie haben viel über selbstfahrende Autos gehört, aber was ist mit selbstfahrenden Raumfahrzeugen? Die nächste Generation von Raumschiff könnte der Erde helfen, Kollisionen mit Asteroiden zu vermeiden, indem dieselbe Technologie wie bei autonomen Fahrzeugen verwendet wird.
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Europäische Weltraumorganisation ESA Ingenieure, die an der planetaren Verteidigungsmission Hera arbeiten, entwickeln neue Technologien, mit denen sich das Raumschiff durch den Weltraum steuern kann.
Selbstfahrende Raumfahrzeuge leihen sich erdgebundene Autos aus
Bei der Hera-Mission wird der autonome Abenteurer das Didymos-Asteroidenpaar untersuchen.
„Wenn Sie glauben, dass selbstfahrende Autos die Zukunft auf der Erde sind, dann ist Hera der Pionier der Autonomie im Weltraum“, erklärt Paolo Martino, leitender Systemingenieur der von der ESA vorgeschlagenen Hera-Mission.
„Während die Mission so konzipiert ist, dass sie vollständig manuell vom Boden aus bedient werden kann, wird die neue Technologie getestet, sobald die Kernziele der Mission erreicht sind und höhere Risiken eingegangen werden können.“
Heras neueste Design-Iteration wird den europäischen Weltraumministern im November auf dem Ministerrat von Space19 + vorgestellt.
„Das Raumschiff wird wie ein autonomes Fahrzeug arbeiten und Daten von verschiedenen Sensoren zusammenführen, um ein kohärentes Modell seiner Umgebung zu erstellen“, sagt Jesus Gil Fernandez, Ingenieur für Führung, Navigation und Kontrolle GNC der ESA.
„Heras wichtigste Datenquelle wird die Asteroiden-Rahmenkamera sein, kombiniert mit Eingaben von einem Sternentracker, einem Laserhöhenmesser, einer thermischen Infrarotkamera sowie Trägheitssensoren einschließlich Beschleunigungsmessern.“
Durch die Autonomie kann die Hera der Oberfläche des kleineren Asteroiden 'Didymoon' sehr nahe kommen.
Intime Porträts der Asteroidenoberfläche
Wenn alles nach Plan läuft, könnte das Raumschiff bis zu 200 m erreichen, ohne befürchten zu müssen, von verirrten Trümmern getroffen zu werden. Wenn Hera so eng mit dem Mond verbunden ist, kann er hochauflösende wissenschaftliche Beobachtungen bis zu 2 cm pro Pixel durchführen.
Eines der Hauptziele der Mission ist es, den Einschlagkrater zu untersuchen, den das US-amerikanische DART-Raumschiff hinterlassen hat, das gegen Didymoon stürzt, um seine Umlaufbahn umzulenken.
GNC-Ingenieur Massimo Casasco fügt hinzu: „Alle anderen Weltraummissionen hatten im Vergleich dazu einen bestimmten Fahrer auf der Erde, dessen Navigationsbefehle bei der Missionskontrolle im European Space Operations Center der ESA geplant waren, bevor sie Stunden später mit dem Raumschiff verbunden wurdenWährend der experimentellen Phase von Hera werden gleichwertige Entscheidungen an Bord auf autonomer Basis in Echtzeit getroffen. “
Abspritzen 2023
Hera soll im Oktober 2023 starten und hoffentlich etwa drei Jahre später sein Ziel erreichen. Derzeit wird Hera sich mit drei verschiedenen Modi für verschiedene Etappen seiner Reise selbst navigieren.
Zunächst erscheint der Hauptasteroid als ein weiterer heller Stern unter vielen, sodass mehrere Fotos aufgenommen werden müssen, um seine Bewegung vor dem Hintergrundsternfeld zu beobachten.
Sobald Hera sein Ziel gefunden hat, wechselt es in einen Modus, den es für den Hauptteil seiner Reise verwendet, wenn es sich von 30 km bis 8 km vom Asteroiden entfernt bewegt. In diesem Stadium befindet sich der größere 'Didymain'-Asteroidwird in Heras Kameraansicht als allgemeiner Bezugspunkt eingerahmt.
„Dieser Modus hängt davon ab, dass der große Asteroid kleiner als unser gesamtes Sichtfeld der Kamera ist und dass der Kontrast seiner Kanten erkannt wird, der dem Raum dahinter Platz macht“, sagt Massimo.
"Wir nutzen seine grobkugelförmige Form, um ihn in einen Kreis einzufügen und den Sichtlinienabstand zwischen dem Raumschiff und dem Asteroidenschwerpunkt zu schätzen."
Sobald Hera etwa 8 km vom Asteroiden entfernt ist, wechselt es wieder in einen autonomen Modus, in dem es absolut keinen visuellen Bezug hat.
Heras Entwicklung als autonomes Raumschiff öffnet die Türen zu einem kostengünstigeren Fahrzeug, das sich ohne erdgestützte Eingaben durch den Weltraum bewegen kann.