NASA的DART航天器利用木星和木卫二测试自主导航系统

2022年09月23日 17:54 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

在拍摄了地球夜空中最明亮的恒星之一织女星的图像之后,双小行星重定向测试(DART)的相机最近又聚焦于另一个令人惊叹的景象。木星和它的四个最大的卫星。美国宇航局的DART航天器目前正在向其备受期待的9月26日与双小行星Didymos相遇的方向巡航。

DART-Spacecraft-Ion-Thruster-Illustration-scaled.jpg

同时,在旅途中,航天器的成像器--用于光学导航的Didymos侦察和小行星照相机,或称DRACO--已经拍下了数千张星星的照片。这些照片为约翰霍普金斯应用物理实验室(APL)团队提供了必要的数据,该团队为美国宇航局领导的任务提供支持,以支持正在进行的航天器测试和演练,为航天器对Didymos的卫星Dimorphos的动能撞击做准备。

DART-DRACO-Vega.jpg

5月27日,DART的高分辨率相机DRACO捕捉到了织女星的这幅图像,织女星是夜空中最亮的恒星之一,也是太阳系最近的邻居之一,距离仅25光年。这颗恒星周围的六个尖峰是光线从固定DRACO第二面镜子的结构上反射而来。资料来源:NASA/Johns Hopkins APL

DRACO是DART上唯一的仪器。因此,它不仅将捕捉Didymos和Dimorphos的图像,而且还将支持小体操纵自主实时导航(SMART导航),这是航天器的自主导航系统,它将引导DART撞击。

为了测试SMART导航系统,任务操作小组在7月1日和8月2日将DRACO成像仪对准了木星。 小组用它来探测和瞄准木星的卫星木卫二,因为它从木星的背后出现。这类似于在撞击前的几个小时,Dimorphos将在视觉上与较大的小行星Didymos分离。虽然这次测试显然没有涉及DART与木星或其卫星的碰撞,但它给了APL领导的SMART导航团队一个机会来评估SMART导航系统在飞行中的表现如何。在这次木星测试之前,SMART导航系统的测试是通过地面上的模拟进行的。

DRACO-Image-Jupiter.jpg

在SMART Nav的一次测试中,以木星为中心的DRACO图像的剪裁合成。拍摄该图像时,DART距离地球约1600万英里(2600万公里),木星距离航天器约4.35亿英里(7亿公里)。资料来源:NASA/Johns Hopkins APL

这次测试为SMART导航团队提供了宝贵的经验,包括了解SMART导航团队如何看待来自航天器的数据。"每次我们做这些测试时,我们都会调整显示,使它们变得更好一点,对我们在真正的终端事件中实际要寻找的东西更有反应,"APL的Peter Ericksen SMART导航软件工程师说。

尽管DART航天器被设计成在终端接近期间完全自主运行,但SMART导航团队仍将监测物体在场景中的跟踪情况。这包括它们的强度、像素数量,以及它们被识别的一致性如何。只有在出现严重的、威胁到任务的预期偏差时,才会利用预先计划的应急措施采取纠正措施。通过木星及其卫星,研究小组有机会更好地了解,当目标在探测器上移动时,物体的强度和像素数量可能会有什么变化。

上面的图像是在其中一次SMART导航测试中拍摄的以木星为中心的DRACO图像的剪裁合成。它是在DART距离地球大约1600万英里(2600万公里),木星距离航天器大约4.35亿英里(7亿公里)时拍摄的。两个亮度和对比度的拉伸,分别是为了优化木星和它的卫星而做的,结合起来就形成了这个视图。从左到右分别是木卫二、木星、欧罗巴、木卫一和木卫四。

"木星测试让我们有机会让DRACO对我们自己的太阳系中的东西进行成像,"APL的DRACO仪器科学家Carolyn Ernst说。"这些图像看起来非常棒,我们对DRACO在撞击前的数小时和数分钟内将揭示出有关Didymos和Dimorphos的情况感到兴奋!"

DRACO是一台高分辨率相机,其灵感来自于美国宇航局新视野号飞船上的成像器,该飞船传回了冥王星系统和柯伊伯带天体Arrokoth的首批特写图像。

DART是由约翰-霍普金斯应用物理实验室(APL)为NASA的行星防御协调办公室开发和管理的。DART是世界上第一个行星防御测试任务,它将故意对Dimorphos实施动能撞击,以稍微改变其在空间的运动。虽然目前没有已知的小行星对地球构成威胁,但DART任务将证明航天器可以自主导航,对一个相对较小的目标小行星进行动能撞击,而且如果有一天发现真正危险的小行星,这是一种可行的技术,可以使其偏移。DART将于2022年9月26日到达其目标。

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