Imágenes de Proba-3 para un control más seguro del doble satélite
Controlar un solo satélite en órbita es ya una tarea compleja, pero supervisar un par de satélites que vuelan en estrecha formación uno alrededor del otro puede resultar extremadamente difícil. Para simplificar la supervisión de la próxima misión de doble satélite Proba-3 de la ESA, el equipo responsable se está asegurando de que los controladores obtengan visualizaciones de las posiciones relativas de los satélites en tiempo real.
Programados para su lanzamiento conjunto en septiembre, los dos satélites Proba-3 orbitarán uno alrededor del otro con una precisión milimétrica. Esto permitirá que uno proyecte una sombra controlada y precisa sobre el otro, eclipsando en el proceso el disco incandescente del Sol. De este modo se podrá observar la débil corona que lo rodea y realizar observaciones prolongadas.
«Los satélites Proba-3 mantendrán así la formación de forma autónoma durante un máximo de seis horas por órbita», explica Damien Galano, responsable de la misión Proba-3 de la ESA. «Pero en otros períodos durante cada órbita altamente elíptica de 19 horas, durante los cuales la pareja volará desde su punto más cercano, a 600 km de la Tierra, hasta cien veces más lejos, la supervisión humana activa será algo realmente esencial».
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«Cuando desarrollamos el sistema de simulación inicial, enseguida nos dimos cuenta de que no podríamos confiar solo en los números que recibiríamos de la telemetría de los satélites. Normalmente, lo que se obtiene es su posición expresada en tres coordenadas que corresponden a los ejes X, Y y Z, pero es imposible que el cerebro humano traduzca esto con suficiente rapidez; no podemos trabajar únicamente con un flujo de números entrantes.
«Aún más importante para mantener el doble control satelital, necesitamos saber de forma instantánea cómo se orientan exactamente las dos plataformas entre sí; por ejemplo, ¿se proyecta la sombra en el lugar correcto?,¿apunta directamente el láser? La telemetría podría proporcionarnos con el tiempo algunos gráficos que mostraran estas variables, pero nos dimos cuenta de que lo que necesitábamos era una imagen instantánea que retratara la dinámica y las trayectorias de los satélites».
Para realizar las visualizaciones 2D y 3D en tiempo real que el equipo de Proba-3 se dio cuenta de que necesitaba, recurrieron al software VTS (Visualization Tool for Space data), una licencia de software gratuito propiedad de la agencia espacial francesa CNES y desarrollado por la empresa belga Spacebel.
«VTS no es en realidad una herramienta de visualización como tal», explica Esther Bastida Pertegaz, ingeniera de sistemas y software de Proba-3. «Es un medio para centralizar múltiples aplicaciones de forma sincronizada en el tiempo, incluido el software de visualización, con el simulador espacial gratuito Celestia incluido como base de referencia».
El VTS, que se actualiza periódicamente, se ha empleado en numerosas misiones espaciales europeas en el pasado, por lo general para ayudar a planificar maniobras complejas y obtener imágenes para una región determinada de la Tierra u otros cuerpos planetarios.
Esther explica: «Lo que es realmente nuevo para Proba-3 es que hemos desarrollado un código que establece un vínculo en tiempo real entre el VTS y la telemetría entrante, por ahora desde el simulador, pero con el tiempo será desde los propios satélites, para que el operador tenga una idea intuitiva de los dos satélites con un solo vistazo».
Tras haber comenzado a utilizar el VTS para probar el simulador de misión de Proba-3, como paso siguiente el equipo ampliará pronto su uso para empezar a formar a los operadores de Proba-3, que supervisarán la pareja de satélites desde el centro Redu de la ESA en Bélgica. Posteriormente, una vez que la misión inicie el vuelo, el VTS se integrará también en su infraestructura de control.
«Los controladores no supervisarán los satélites continuamente», añade Esther. «Pero, por ejemplo, cuando los satélites estén en el perigeo, o su punto más cercano a la Tierra, el VTS ingestará la telemetría que estima sus trayectorias orbitales hasta 60 530 km de distancia, de modo que los controladores podrán echar un vistazo y ver si hay algún problema que deba corregirse, por ejemplo, si los satélites se acercaran demasiado entre sí o se alejaran demasiado».
La primera versión del VTS se lanzó en 2007, pero ha recibido actualizaciones periódicas desde entonces incorporando paquetes de aplicaciones que incluyen diversas herramientas de visualización y trazado. Se ha utilizado en muchas misiones espaciales importantes, como los «camiones espaciales» ATV de la ESA a la Estación Espacial Internacional, el cazador de cometas Rosetta y su módulo de aterrizaje Philae, la misión europea de observación de la Tierra Copernicus Sentinel-3 y la próxima misión japonesa-alemana Mars Moon Exploration, que permitirá visualizar las órbitas de las lunas Fobos y Deimos alrededor del planeta rojo.
Parte del atractivo del VTS es que se puede instalar en los ordenadores de un operador de forma totalmente independiente, por lo que lee los datos procedentes de otros sistemas sin ningún riesgo de interrumpirlos si fallara.
«Versátil y fácil de usar, el VTS se ha utilizado en multitud de contextos, demostrando su adaptabilidad en las diferentes etapas y aspectos de las misiones espaciales», señala Thomas Crosnier, del CNES. «Esto abarca desde el diseño y las simulaciones de la misión previas al proyecto hasta la planificación operativa de la misión y la dinámica de vuelo, tanto alrededor de la Tierra como más allá del sistema solar. Y a medida que las misiones espaciales se vuelven más complejas, el VTS ha seguido el ritmo con capacidades y características adicionales. Estamos orgullosos de que Proba-3 de la ESA se haya convertido en la última misión espacial en utilizar el VTS».
