Visualiser Proba-3 pour un contrôle plus sûr des deux satellites
Si contrôler un satellite en orbite est en soi difficile, superviser deux satellites qui volent en formation rapprochée s’annonçait extrêmement difficile. Pour simplifier la supervision de la prochaine mission à deux satellites Proba-3 de l’ESA, son équipe s’assure que les contrôleurs pourront visualiser en temps réel les positions relatives des deux satellites.
Prévue pour un lancement simultané en septembre, la paire Proba-3 exécutera une fois en orbite un vol en formation au millimètre près. Cela permettra à l’un des satellites de projeter une ombre contrôlée avec précision sur l’autre afin d’éclipser le disque ardent du Soleil, révélant ainsi sa fantomatique couronne environnante qui pourra être observée de manière prolongée.
« Les satellites Proba-3 voleront ainsi en formation de manière autonome jusqu’à six heures par orbite », explique Damien Galano, responsable du projet Proba-3 chez l’ESA. « Les satellites seront sur une orbite elliptique de 19 heures, au cours de laquelle la paire volera au plus près à 600 km de la Terre et jusqu’à cent fois plus loin, et une supervision humaine active sera essentielle par moments ».
Access the video
« En développant le simulateur initial, il est rapidement devenu évident que nous ne pouvions pas nous contenter de compter sur les nombres que nous obtiendrions de la télémétrie des satellites. Typiquement, nous recevons leur position indiquée en trois coordonnées correspondant aux axes X, Y et Z, mais il est impossible pour le cerveau humain de traduire cela assez rapidement ; nous ne pouvons pas travailler uniquement avec un flux entrant de chiffres.
« Plus important encore pour maintenir le contrôle de deux satellites, nous devons avoir une idée instantanée de l’orientation des deux plateformes l’une par rapport à l’autre – par exemple, l’ombre est-elle projetée au bon endroit, le laser est-il pointé directement ? La télémétrie aurait pu nous donner tôt ou tard quelques graphiques montrant ces variables, mais nous nous sommes rendu compte qu’il nous fallait un instantané immédiat qui représente la dynamique et les trajectoires des satellites. »
Pour réaliser les visualisations 2D et 3D en temps réel dont elle a compris avoir besoin, l’équipe Proba-3 s’est tournée vers le logiciel VTS (Visualization Tool for Space Data) qui est un logiciel gratuit sous licence de l’agence spatiale française CNES, développé par la société Spacebel en Belgique.
"En fait, VTS n’est pas un outil de visualisation en tant que tel, » explique Esther Bastida Pertegaz, ingénieure système et logiciel de Proba-3. « Il s’agit d’un moyen de centraliser de manière harmonieuse et synchronisée dans le temps plusieurs applications, y compris des logiciels de visualisation, avec le simulateur spatial gratuit Celestia inclus comme base de référence. »
Régulièrement mis à jour, VTS a été utilisé par de nombreuses missions spatiales européennes dans le passé, contribuant généralement à planifier des manœuvres complexes et à acquérir des images pour une région donnée de la Terre ou d’autres corps planétaires.
Esther explique : « Ce qui est vraiment nouveau pour Proba-3, c’est que nous avons développé un code établissant une liaison en temps réel entre VTS et la télémétrie entrante – pour l’instant depuis le simulateur mais à terme en provenance des satellites réels – afin que l’opérateur ait une vue intuitive des deux satellites en un seul coup d’œil. »
Après avoir commencé par utiliser VTS pour tester le simulateur de mission de Proba-3, l’équipe va bientôt étendre son utilisation pour commencer à former les opérateurs de Proba-3, qui superviseront la paire de satellites depuis le Centre de l’ESA situé à Redu, en Belgique. Ensuite, une fois la mission en vol, VTS sera également intégré à leur infrastructure de contrôle.
« Les contrôleurs ne superviseront pas les satellites en permanence », ajoute Esther. « Mais par exemple, lorsque les satellites seront au périgée, ou à leur point le plus proche de la Terre, VTS ingérera la télémétrie qui estime leurs trajectoires orbitales à 60 530 km, de sorte que les contrôleurs pourront voir d’un coup d’œil s’il y a un problème qui doit être corrigé, par exemple si les satellites se rapprochent trop l’un de l’autre ou s’aventurent trop loin ».
La première version de VTS est sortie en 2007 mais a fait l’objet de mises à niveau régulières depuis pour intégrer des applications comprenant divers outils de visualisation et de tracé. Il a été utilisé dans de nombreuses missions spatiales majeures dont les « camions ravitailleurs » ATV de l’ESA à destination de la Station spatiale internationale, le chasseur de comètes Rosetta et son atterrisseur Philae, la mission européenne Copernicus Sentinel-3 d’observation de la Terre et sera utilisé pendant la prochaine mission nippo-allemande Martian Moons Exploration (MMX), pour laquelle il servira à visualiser les orbites de Phobos et Deimos autour de la planète rouge.
Une partie de l’attrait de VTS est qu’il peut être déployé sur les ordinateurs d’un opérateur de manière complètement séparée, de sorte qu’il lit les données provenant d’autres systèmes sans aucun risque de les perturber en cas de souci.
« Polyvalent et convivial, VTS a été utilisé dans une multitude de contextes, démontrant sa capacité d’adaptation à différents stades et aspects des missions spatiales », note Thomas Crosnier, du CNES. « Cela va de la conception et des simulations d’une mission lors de l’avant-projet à la planification de mission et à la dynamique de vol opérationnelles à la fois autour de la Terre et plus loin dans le Système solaire. Et à mesure que les missions spatiales sont devenues plus complexes, VTS s’est mis au diapason en ajoutant des capacités et des fonctionnalités supplémentaires. Nous sommes fiers que Proba-3 de ESA soit la dernière mission spatiale en date à utiliser VTS. »
