配备自主导航系统的“赫拉”航天器将作为行星防御任务的一部分

据外媒New Atlas报道,欧空局(ESA)周一详细说明了其小行星探测航天器赫拉(Hera)的“支线任务”。在主要工作完成后,该探测器将测试一些新的自主导航系统,这将有助于未来的航天器在不依赖地面控制的情况下回到地球上。“赫拉”是行星防御测试的一部分,是被称为小行星撞击和偏转评估(AIDA)任务的一部分。“赫拉”的目标是一个名为Didymos的双小行星系统。 Didymos包括一颗直径约160米的较小行星和一颗直径约780米的主体行星。

任务本身也是一种二元系统,涉及两个航天器。美国宇航局设计的DART探测器可以撞击较小的太空岩石,目的是不断改变其轨道。由ESA设计的Hera则将进入Didymos轨道,寻找太空岩石轨道的变化,并研究其表面留下的陨石坑。

但那还不是全部。ESA此前已经提到了该飞行器的自动驾驶能力,现在该机构已经揭示了它的运作方式。Hera将使用三种不同的自主模式运行,具体取决于它与Didymos的距离。

“如果你认为自动驾驶汽车是地球上的未来,那么赫拉就是深空自主的先驱,”赫拉首席系统工程师Paolo Martino说道。“虽然该任务旨在从地面手动完全操作,但一旦实现核心任务目标并且可以采取更高的风险,新技术将进行测试。”

第一种模式将在接近时进行测试。为了识别它,赫拉将采取岩石的多个图像来记录其背景星空的运动。也就是说,在这个阶段,飞行器将不会完全自主 – 因为它在主要任务完成之前风险太高,这将更多地是次要测试。

当Hera位于Didymos表面30至8公里(18.6至5英里)范围内时,第二种模式将用于大部分任务。在这个阶段,飞行器的相机将使用较大的参考点来确定它的位置。

“这种模式取决于让小行星出现在我们的整体摄像机视野内,并检测其边缘的对比度让位于超出的空间,”ESA的制导、导航和控制(GNC)工程师Massimo Casasco说道。“我们利用其大致球形的形状将其安装在一个圆圈内,并估计航天器与小行星‘质心’之间的视线距离。”

第三种模式是最艰难的模式。当飞行器太靠近看不到整个小行星时,相机会反而寻找表面特征来尝试导航。

“这将是对不同图像中的相同特征(如巨石和陨石坑)进行成像,以了解我们如何相对于地表移动,并与其他信息相结合,包括机上加速计用于航位推算和用于夜间飞越小行星的红外热成像设备,“另一位ESA GNC工程师 Jesus Gil Fernandez说。

如果任务成功,类似的自动驾驶技术最终可能会被应用到未来的航天器中。理想情况下,它最终会让地面团队不必监督航天器运动的每一个小步骤。

Hera目前正处于详细设计工作阶段,并将于11月份向欧洲航天部长展示。如果一切按计划进行,它应该在2023年启动。

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