W czwartek 5 grudnia wystartowała nowatorska pod względem technologicznym misja kosmiczna Proba-3. Jej głównym celem jest przetestowanie ultraprecyzyjnego sterowania satelitami lecącymi po orbicie, w ustalonej formacji.

W trakcie tej misji, niejako przy okazji system ten zostanie wykorzystany do obserwowania korony słonecznej – jeden z satelitów będzie zakrywał bardzo jasną tarczę, a drugi będzie dokonywał pomiarów.

Podobna technologia będzie mogła jednak znaleźć liczne zastosowania – od serwisowania satelitów, przez ich usuwanie z orbity, po tankowanie paliwa na orbicie.

GMV w Polsce jest zaangażowane w misję Proba-3 od ogłoszenia przez Europejską Agencję Kosmiczną fazy B przedsięwzięcia, czyli od 2012 r. Polscy inżynierowie opracowali jeden z głównych elementów systemu nawigacji satelitów - oprogramowanie przeznaczone do nawigacji względnej (relative GPS). Umożliwia ono dokładne wyznaczanie pozycji satelitów względem siebie i ich odpowiednie ustawianie.

Wspomniana technologia może być stosowana w pobliżu perygeum orbity, kiedy dostępne są sygnały pochodzące właśnie z systemu GPS. Pozwalają one na dokładne pomiary położenia oraz prędkości 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.

Jak wyjaśniają eksperci z firmy GMV, każdy z satelitów wyposażony jest w antenę i odbiornik śledzący sygnały satelitów nawigacyjnych. Dodatkowo jeden z nich - główny satelita - przetwarza dane z obu odbiorników i prowadzi nawigację względną.

Największym wyzwaniem, które stanęło przed twórcami oprogramowania nawigacyjnego było dokładne wyznaczenie wpisanej w naturę pomiarów ich nieoznaczoności.

„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.

Zadanie utrudnia skomplikowana orbita. Otóż, aby umożliwić długą ekspozycję pozwalającą na dokładne badania słonecznej korony, orbita, po której będą przemieszczały się satelity Proba-3 została silnie wydłużona. Jej perygeum znajduje się na wysokości rzędu 600 km i apogeum – na ponad 60 tys. km.(PAP)

Marek Matacz

mat/ bar/