„Oční operace“ vrátila družici Proba-1 zpět do práce

Družice Proba-1 na oběžné dráze.
14 květen 2012

Po více než deseti letech práce na oběžné dráze začíná družice ESA Proba-1 vykazovat určité známky stárnutí – navzdory tomu, že byla na zimu uložena do hibernace. Ale softwarová aktualizace pro tuto družici, která je po překročení své plánované životnosti poškozována radiací, vrátila veterána mezi mikrosatelity pro dálkový průzkum Země zpět do plného provozu.

Nový software z Dánské technické univerity (Technical University of Denmark; DTU) umožnil družici Proba-1 začít rozeznávat mezi skutečnými souhvězdími a shluky radiačních fleků, které senzory mátly.

„Výsledkem aktualizace je, že se hvězdné čidlo na družici Proba-1 prakticky zotavilo,“ uvedl vedoucí programu Proba v ESA Frederic Teston. „Mise je zpět v plném provozu.“

Proba-1 (zkratka z „Project for Onboard Autonomy“, Projekt pro palubní samostatnost) byla navržena k otestování samostatných aktivit a pracuje od svého vynesení na oběžnou dráhu 22. října 2001.

Proba-1 rotating in space
Proba-1 mění svoji polohu, aby mohla snímkovat jedno místo z více úhlů.

Pracovníci ESA v pozemním řídicím středisku v belgickém Redu tak připravují pro družici geografické souřadnice pozemních cílů – a o nic dalšího se nemusí starat. Satelit menší než jeden krychlový metr se následně sám natočí do odpovídající pozice stejně jako má možnost postupného otáčení, aby pořídil fotografii jednoho místa z několika úhlů.

Tato samostatnost vyplývá z použití kamery ASC (Advanced Stellar Camera), která spatřila světlo světa v DTU. Kamera vlastně představuje samostatné hvězdné čidlo s CCD, jehož data zásobují palubní počítač. Ten na jejich základě dopočítává pozici a pohyb družice.

Problémem ovšem je, že roky nepřetržitého bombardování nabitými částicemi vytvořily na CCD světlejší místa, která začala být počítačem vnímána jako reálné hvězdy.

Startracker view
Shluky poškozených pixelů jsou zaměnitelné s hvězdami.

„Tato místa mají zpravidla velikost jednoho pixelu, zatímco skutečné hvězdy mají díky rozptylu světla v optické čočce záběr přes několik pixelů,“ vysvětluje profesor Troelz Denver z DTU. „Takže díky tomu je poměrně snadné rozlišit mezi oběma jevy.“

„Skutečnou výzvu ovšem představuje to, že po čase dochází k rozšíření zásahů radiace, a tak jsou inkriminovaná místa někdy roztažena na dva či tři pixely vedle sebe. Proba-1 už má třikrát až čtyřikrát více podobných hluků poškozených pixelů, než je sledovaných hvězd.“

Důsledky radiace na CCD jsou ještě výraznější v případě, že vzroste teplota. Takže v lednu byla sonda Proba-1 uvedena do hibernace. Stalo se tak v době, kdy na vysoce eliptické oběžné dráze dochází ke zvýšení intenzity slunečního záření o deset procent.

Pretoria satellite image
Snímek Pretorie (Jihoafrická republika).

Zatímco byla Proba-1 vyvinuta jako technologický demonstrátor s dvouletou životností, postupem času se přeměnila na plnohodnotnou misi pro dálkový průzkum Země. Proto měly stovky vědeckých týmů na celém světě problém s přerušením dodávky dat.

„Proto jsme se spojili s týmem ESA v Redu a hlavním kontraktorem mise, společností QinetiQ Space,“ dodává doktor Denver. „Oprava byla možná, protože kameru ASC je možné za letu od základu přeprogramovat.“

„Středisko Redu nařídilo provedení manévrů, které měly za cíl snížit teplotu hvězdného čidla, která pak odeslalo své snímky na Zemi – díky tomu jsme mohli spatřit, co čidlo skutečně vidí.“

Startracker camera heads
Dvě kamery přístroje ASC.

„Nově vyvinutý algoritmus pak využil faktu, že ASC na družici Proba-1 má vlastně dva objektivy a dvě kamery. To proto, aby Slunce nebo Země nemohly zablokovat výhled na hvězdy. To by se mohlo stát v případě, že by objektiv směroval jedním směrem.“

„Jakmile začne mít jedna kamera problém s rozpoznáváním hvězd od shluků poškozených pixelů, vypomůže mu druhá.“

Vylepšený algoritmus je nyní k dispozici i pro novější verze kamery ASC, která letěla například na lunární misi ESA SMART-1, sluneční sondě Proba-2, družici pro mapování gravitace GOCE nebo ji najdeme na sestavě družic SWARM, které se chystají ke startu na misi mapující magnetické pole Země.

Ashgabat highway
Snímek Turkmenistánu.

DTU přitom kameru původně vyvinula v devadesátých letech pro dánský satelit Ørsted. Jedním ze základních požadavků přitom bylo vyvinout zařízení se schopností samostatné korekce i v případě, kdy je mimo dosah pozemních stanic – jde o režim „ztracený ve vesmíru“.

Doktor Denver představuje svoji vizi budoucích kosmických výprav s několika hvězdnými čidly: „Čím více objektivů bude na palubě, tím komplexnější manévry mohou být prováděny – bez rizika oslepení satelitu. A jak ukazuje příběh mise Proba-1, životnost hvězdných čidel může být výrazně prodloužena.“

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.