¿Cómo se utilizará exactamente la cámara de navegación de OSIRIS-REx para navegar?

Hay 2 cámaras de navegación :

TAGCAMS es un conjunto de tres cámaras de ingeniería: dos Navcams y una Stowcam. Tienen el mismo formato de píxeles (2592 por 1944) y el mismo amplio campo de visión, 44 por 32 grados. (Leer más aquí.)

Las Navcams tienen sensores monocromáticos y están enfocadas al infinito. Están diseñados para obtener imágenes del asteroide y las estrellas de fondo hasta la cuarta magnitud con fines de navegación. Hay dos por redundancia.

Las cámaras de navegación son una copia de seguridad del sistema LIDAR . LIDAR se utiliza para crear un mapa topográfico preciso de Bennu. Se seleccionará un sitio de muestreo basado en este mapa.

OSIRIS-REx ha incluido algoritmos integrados de seguimiento de características naturales (NFT) para procesar imágenes de NavCam como respaldo de la línea de base lidar. Esto ofrece dos técnicas de navegación a bordo independientes para cumplir con todos los requisitos de TAG.

Si se utiliza NFT en lugar de LIDAR, las imágenes de NavCam que se recopilan se procesan a bordo para identificar características de superficie conocidas. Las características conocidas, determinadas a partir de herramientas terrestres que utilizan un modelo de forma de asteroide de alta precisión y la trayectoria TAG conocida, se almacenan en un catálogo y se renderizan a bordo para representar sus apariencias esperadas. Un algoritmo de correlación encuentra dónde están las características del catálogo en las imágenes y proporciona medidas a un filtro de Kalman que estima el estado orbital de la nave espacial. La estimación de estado de NFT se puede utilizar con el mismo algoritmo de guía de maniobra para actualizar las quemaduras de punto de control y punto de coincidencia.

Al acercarse a Bennu, se utilizarán varias cámaras para localizar a Bennu :

La fase de aproximación de la misión OSIRIS-REx comienza en agosto de 2018 con el intento inicial de adquirir ópticamente a Bennu 60 días antes del encuentro con el asteroide.

La cámara PolyCam de campo de visión (FOV) de ángulo estrecho de 0,8◦ se utiliza durante esta fase para adquirir Bennu cuando la nave espacial se encuentra a más de 2 millones de kilómetros de Bennu. Cuando la nave espacial alcanza los 136 km, se usa MapCam FOV de 4◦ para garantizar que se pueda obtener una imagen de todo el borde del asteroide con estrellas de fondo tan débiles como de cuarta magnitud. Finalmente, a distancias de 20 km o menos, las imágenes de OpNav que buscan el centro se cierran con la FOV NavCam de 40◦ de ancho.

Estas primeras imágenes de PolyCam se utilizan con la técnica OpNav basada en estrellas y los datos de seguimiento radiométrico del DSN para determinar el estado de la nave espacial en relación con Bennu y refinar las efemérides de Bennu.

Las NavCams se utilizarán durante la operación de muestreo :

En T-3 horas y 20 minutos, OSIRIS-REx cambia a una orientación favorable para obtener imágenes con NavCam, una de las tres cámaras que forman parte de la suite TAGCAMS. Las imágenes de aproximación creadas por NavCam ayudarán en la reconstrucción de la maniobra TAG y respaldarán la navegación óptica utilizando un algoritmo de seguimiento de características naturales que procesa las imágenes de NavCam para que estén disponibles como fuente de datos de navegación de respaldo y verifique el funcionamiento de los LIDAR.

El reconocimiento de imágenes se utiliza para traducir imágenes de NavCam en características del terreno.

Los requisitos de manejo para la navegación Touch And Go (TAG) son contactar la superficie dentro de un radio de 25 m del sitio de recolección de muestra deseado con errores de velocidad de menos de 2 cm/s. Para cumplir con estos requisitos, se demostró desde el principio en el proceso de diseño de la misión que las maniobras del punto de control (CP) y el punto de coincidencia (MP) tendrían que ajustarse para limpiar las dispersiones después de la maniobra de salida de la órbita (ODM) debido a las incertidumbres de navegación y quema. El método de navegación de línea de base fue usar mediciones de rango Lidar para determinar el estado de la órbita de la nave espacial antes del CP con el fin de usar un algoritmo de guía para actualizar tanto el CP como el MP Burns 5. La línea de base de Lidar tenía riesgos debido a los desafíos de desarrollo de hardware y había serias preocupaciones de que los Lidar no estuvieran disponibles a tiempo. El equipo del proyecto decidió que era prudente respaldar la navegación Lidar para mitigar este riesgo. Se tomó la decisión de desarrollar un sistema de navegación óptica autónomo llamado Seguimiento de características naturales (NFT) como respaldo utilizando la información de las TAGCAMS de orientación, navegación y control (GN&C) existentes.

Seguimiento de características naturales

Se consideraron múltiples técnicas de respaldo para estimar el estado de la nave espacial antes del CP a fin de implementar la guía a bordo necesaria para cumplir con los requisitos de precisión del TAG. De las muchas opciones, estaba claro que la navegación óptica era probablemente la técnica más prometedora y madura para implementar.

El sistema NFT estima el estado orbital haciendo coincidir las "características" que se encuentran en las imágenes recopiladas por la cámara de navegación (denominada NavCam). Estas imágenes se comparan con la apariencia prevista de la función, que se representa a bordo...

Trayectoria de recogida de muestras:

Debido a la distancia de 30 minutos luz entre la Tierra y Bennu, la navegación debe ser autónoma. Así que NFT se hace a bordo.