INTERVIU Românii care contribuie la devierea unui asteroid / Rolul lor în prima misiune de apărare planetară a ESA

România va juca un rol esențial în misiunea HERA, prima misiune de apărare planetară a Agenției Spațiale Europene (ESA), parte a unui efort internațional de deviere a unui asteroid, realizat în colaborare cu NASA (misiunea DART). Este vorba de devierea experimentală a traseului unui asteroid dintr-un sistem binar de asteroizi din apropierea Pământului cunoscut sub numele de Didymos. Unul dintre corpurile cerești are diametrul de 780 de metri, este orbitat de o lună cu diametrul de 160m, denumită oficial „Dimorphos”.

HotNews.ro a stat de vorbă cu Iulian-Emil Juhasz de la GMV Innovating Solutions — Romania care va realiza componenta de navigație bazată pe procesare de imagini din sistemul de ghidare, navigație și control (GNC) și FDIR (Fault Detection, Isolation and Recovery) și cu Anca Nemuc de la Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Optoelectronică – INOE 2000 care va fi implicat în realizarea altimetrului.

Anca Nemuc (INOE), despre colaborarea cu ESA: Cel mai greu este să te faci cunoscut și expertiza ta să devină apreciată. Apoi, începi să fii căutat.
Iulian-Emil Juhasz, GMV: Sistemul nostru este responsabil de tot ce înseamnă ghidajul satelitului. Ce este special în cazul acestui sistem, și o premieră la nivel mondial, este faptul că, dată fiind distanța la care se întâmplă lucrurile, satelitul va trebui să aibă un grad de autonomie foarte ridicat.
Iulian-Emil Juhasz, GMV: E foarte probabil ca, în cazul unui succes al misiunii, imaginile care vor fi difuzate de ESA, NASA, canalele de știri, să fie procesate și puse cap la cap de unitatea despre care vorbim, făcută în România, în București, în laboratoarele noastre

Întreaga misiune este împărțită în două etape:

1.NASA și misiunea DART. În iulie 2021 o rachetă Falcon 9 a SpaceX urmează să lanseze o sondă de 500 de kilograme, echipată cu o cameră, în direcția asteroidului Didymos, cel mai mic corp din perechea de asteroizi, pe care trebuie să-l lovească și să-i modifice cursul actual, care riscă să se apropie de Pământ în 2123.

2. Misiunea HERA a Agenției Spațiale Europene este programată câțiva ani mai târziu pentru a determina dacă acest impact a schimbat într-adevăr cursul asteroidului. Misiunea HERA va trebui să acopere măsurarea şi analizarea datelor impactului, pentru a stabili cert în ce fel şi cum a fost modificată traiectoria corpului ceresc. Hera va lansa, pentru prima dată în spațiul cosmic îndepărtat, sateliți europeni CubeSats — mini-sateliți, construiți din module de 10cm. Aceștia vor studia asteroizii îndeaproape și vor folosi pentru prima dată o sondă radar pentru a investiga interiorul unui asteroid, instrumentul fiind o versiune îmbunătățită a sistemului radar care a fost folosit de ESA în misiunea Rosetta, ce a studiat o cometă.

„Prin expediția spre un sistem binar de asteroizi, precum și devierea experimentală a traseului unuia dintre aceștia și observarea atentă a rezultatului, explorarea spațială atinge un nou jalon în istoria omenirii”, spune Mario Piso, Președintele ROSA.

Din România vor participa la misiune patru companii și un institut de cercetare

GMV Innovating Solutions — Romania va realiza componenta de navigație bazată pe procesare de imagini din sistemul de ghidare, navigație și control (GNC) și FDIR (Fault Detection, Isolation and Recovery),destinat detectării, izolării și reparării erorilor. În plus, GMV este responsabilă de dezvoltarea și producția echipamentului de zbor destinat procesării de imagine — unitatea de procesare de imagini.

Iulian-Emil Juhasz, GMV: Sistemul nostru este responsabil de tot ce înseamnă ghidajul satelitului. Ce este special în cazul acestui sistem, și o premieră la nivel mondial, este faptul că, dată fiind distanța la care se întâmplă lucrurile, satelitul va trebui să aibă un grad de autonomie foarte ridicat

Rep: Aveți o componentă foarte importantă în proiectul HERA, legată de sistemul de ghidaj. Ce face mai concret GMV?

Iulian-Emil Juhasz: GMV România participa la misiunea Hera cu trei componente diferite. Una dintre ele, și cea mai importantă este cea menționată de dumneavoastră, sistemul de ghidaj, navigație și control (GNC). Aș putea să-i spun că este creierul navei, voi intra în detalii imediat. Mai participăm cu ceea ce numim noi Image Processing Unit (IPU), unitatea de procesare a imaginilor care este atât parte de software cât și de hardware. De asemenea, mai există o echipă care lucrează pentru unul din cei doi cubsat din misiunea Hera. Hera e nava mama, și apoi din ea ies cei doi sateliți cubsat. Unul se numește Juventas. Pentru el suntem implicați în sistemul GNC și am mai fost implicați în analiza misiunii.

Revenind la GNC, componenta principala. Aici, împreună cu alte companii din cadrul grupului GMV, în special Spania, Polonia, Portugalia, proiectăm acest, aș putea să-i zic general software, dar este mult mai complicat. El este responsabil de tot ce înseamnă ghidajul satelitului, de pe Pământ și până ce ajunge în jurul sistemului binar de asteroizi.

Ce este special în cazul acestui sistem, și o premieră cumva la nivel mondial, este faptul că, dată fiind distanța la care se întâmplă lucrurile, satelitul va trebui să aibă un grad de autonomie foarte ridicat. Adică, cu alte cuvinte, va urma o serie de pași, și tot ce va face, va face pe cont propriu de la un anumit punct în colo. Asta pentru că, asteroidul fiind foarte departe, ca semnalul sau o comandă să ajungă până la nava aflată în poziție ar dura 9 sau 10 minute, iar apoi am primi confirmarea tot în 9 sau 10 minute, ceea ce ar însemna că am avea 20 de minute în care nu poți să iei niște decizii foarte rapide. Atunci, s-a implementat această varianta autonomă.

Practic, acest GNC foloste informația de la o serie de senzori pe care o prelucrează, și în funcție de rezultat, știe ce să facă. Special la această misiune este că satelitul se va apropia foarte mult de suprafață asteroidului. Ceea ce presupune că trebui e să avem mare grijă să nu existe pericolul unei ciocniri.

În România suntem responsabili și implementăm faza de visual navigation care presupune prelucrarea imaginilor venite de la camera, precum și procesarea lor, astfel încât satelitul și programul din spatele acestui sistem GNC identifică diverse repere de pe suprafața asteroidului, cum ar fi cratere, bolovani, etc. Astfel, el știe unde se află și ce decizii să ia.

Rep: În ce constă sistemul de procesare de imagini?

Iulian-Emil Juhasz: Ceea ce pomeneam mai devreme, acel IPU, cum îl numim noi, face parte din sistemul GNC, dar spre deosebire de el, sau de partea software, în cadrul IPU-ului dezvoltăm inclusiv partea de hardware, deci partea electronică. Vorbim de ceea ce în final va fi un electronic box, o cutie, în care sunt componente electronice, plăcuțe, a cărui design și gândire a fost făcută de către colegii noștri în România. A fost testată, dezvoltată și asamblată în România, și este efectiv un produs fizic ce va fi montat și integrat pe satelitul Hera.

Acest Image Processing Unit, așa cum îi spune și numele, preia semnalul de la camera și îl procesează după niște algoritmi specifici. Ajută la sistemul GNC prin faptul că identifică anumite elemente distinctive pe suprafață asteroidului. E foarte probabil ca, în cazul unui succes al misiunii, imaginile care vor fi difuzate de ESA, NASA, canalele de știri, să fie procesate și puse cap la cap de unitatea despre care vorbim, făcută în România, în București, în laboratoarele noastre.

Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Optoelectronică – INOE 2000 participa la realizarea altimetrului, mai exact în proiectarea acestuia, testarea funcționalității optice a instrumentului, precum și realizarea echipamentelor de suport optic de la sol. Acest altimetru laser va oferi informații vitale pentru navigația autonomă a misiunii.

Dr. Anca Nemuc, manager INOE, despre altimetrul conceput: În principiu, este un aparat care conține un laser și care aruncă către asteroizi un puls de energie. Toate acestea se întâmplă în timp ce atât asteroidul cât și aparatul se mișcă, deci sunt multe detalii de luat în calcul.

Rep: Un altimetru Made in Romania pentru misiunea HERA. Va rog să ne spuneți mai multe detalii tehnice despre ceea ce faceți?

Anca Nemuc: Instrumentul în sine este în portofoliul echipei noastre de expertiză, nu este extrem de complicat. De fapt, avem aparate mult mai complicate pe care noi le folosim în cadrul Institutului, dar ce este special legat de orice misiune în spațiu sunt constrângerile. Constrângerile legate de spacecraft-ul respectiv, legate de condițiile meteo, de presiune, de temperatură, și în general trebuie să ne adaptăm la materiale care sunt speciale și sunt aprobate pentru aceste tipuri de misiuni.

În principiu este un aparat care conține un laser. Acesta aruncă în spațiu, către asteroizi, în cazul acesta, un puls de energie. La interacțiunea cu asteroidul este trimis înapoi un puls și este primit de către un telescop. Toate acestea se întâmplă în timp ce atât asteroidul cât și aparatul se mișcă, deci sunt multe detalii de luat în calcul. Am participat încă de la primele studii, de fezabilitate, de dezvoltare a modelelor, pentru a vedea cât de fezabil este un astfel de aparat și mai avem de demonstrat, în continuare, și probat că ceea ce am făcut în design este excelent pentru condițiile respective, pentru atingerea obiectivelor misiunii. În cadrul acestei misiuni trebuie măsurate distanțele de deviere ale cursului asteroidului, care sunt extrem de mici. Suntem încrezători că totul va fi ok și echipa noastră va reuși să ducă la capăt ceea ce ne-am propus.

Rep: Cum ați ajuns să lucrați cu ESA, sau de cât timp lucrați cu ei?

Anca Nemuc: Agenția Spațială Europeană a deschis porțile cercetării românești, că să zic așa, și firmelor românești de a participa la misiunile lor de abia din 2014. Noi ne-am arată interesați de la început, pentru că ceea ce facem noi la Institut, și anume tehnica LIDAR, pe care noi o folosim în studiul atmosferei, în general, și aparatele pe care le folosim pentru aceste tipuri de aplicații, erau folosite și pe sateliții Agenției Spațiale Europene. De asemenea, expertiza noastră în software, în metode de a obține informația din măsurători directe ale LIDAR, știam că o avem și că putem să o aplicăm. La început a fost destul de greu, pentru că programele ESA sunt destul de dificile, în sensul că cererile din misiunile spațiale sunt total diferite față de cele din laborator, sau din viața de zi cu zi. A trebuit să învățăm din mers ce înseamnă toate aceste reguli speciale legate de misiunile spațiale, precum și chestiile în care ei ne implică, de la început –primii pași-, așa cum am spus, modelare, demonstrație și abia într-un final să ajungi să vezi că rezultatul tău este apreciat și va putea fi lansat în spațiu.

Cel mai greu este să te faci cunoscut și expertiza ta să devină apreciată. Apoi, începi să fii căutat. La fel, este foarte important ca partenerii din străinătate să te cunoască, și noi am avut avantajul că am făcut parte din rețele internaționale, rețeaua internațională de LIDARE, la care noi suntem parteneri și facem parte și din infrastructura europeană. Acolo urmăm standarde, proceduri de calibrare, deci învățăm și am învățat prin intermediul partenerilor noștri să devenim foarte buni în ceea ce facem, și să învățăm efectiv care sunt acei pași de a ne dovedi calitățile produselor și a ceea ce putem scoate din măsurătorile aparatelor noastre.

Rep: Care ar fi sfatul dumneavoastră pentru companiile românești care și-ar dori să participe la astfel de misiuni pentru viitor?

Anca Nemuc: Cred că este foarte important să participe la început la aceste acțiuni pe care le fac firmele care deja lucrează cu agenții spațiale, în sensul că să vadă care sunt pașii. Firmele care lucrează cu ESA își prezintă programele, proiectele în care sunt, și deci, colegi de-ai noștri pot să pot să vadă efectiv care sunt pașii respectivi și la ce nivel de expertiză și de interacție cu Agenția Spațială se poate ajunge. De asemenea, sunt conferințe dedicate acestor proiecte din cadrul ESA, și, așa cum spus, contează foarte mult parteneriatele cu niște institute care deja lucrează.

ATOS România prin ATOS Convergence Creators vizează realizarea de sisteme de testare ale satelitului la sol și o procesare de date primară.

Sonovision Romania va fi responsabilă de sistemul de conexiuni.

EFACEC Romania va produce și testa, atât pe partea de hardware, cât și software, un altimetru planetar (Planetary Altimeter – PALT).

Flaviu Răducanu, ROSA și ESA: ”Participăm acum la mai multe elemente cheie ale misiunii cum ar fi partea de navigație și ghidare vizuală în timpul apropierii de asteroid”

Rep: Anunță aceste misiuni ceva grav? Avem vreun motiv să ne temem?

Flaviu Răducanu: Nu există un pericol iminent, dar atunci când estimăm un risc ne uităm la două aspecte: 1. Probabilitatea să se întâmple evenimentul respectiv. 2. Impactul pe care un astfel de eveniment l-ar putea avea. Probabilitatea nu este foarte mare, dar asta nu înseamnă că ea nu există și a fost amintită de evenimentul Tungusca. Chiar dacă există controverse, a fost vorba, cel mai probabil, de un nucleu de asteroid, iar dacă el ar fi explodat deasupra Europei am fi avut poate milioane de morți…

Rep: Avem mai multe companii din România care participă la proiect. Ce ne spune asta?

Flaviu Răducanu: Pentu noi e o bucurie că ESA a selectat companiile românești în condiții de concurență acerbă și se observă astfel fructele eforturilor pe care le-a făcut țara noastra în ultimii mulți ani. Mai mult, participăm acum la mai multe elemente cheie ale misiunii cum ar fi partea de navigație și ghidare vizuală în timpul apropierii de asteroid și pe durata execuției misiunii de doi ani de zile în jurul asteroidului.

Rep: Care sunt așteptările reale de la această misiune?

Flaviu Răducanu: Sunt cel puțin trei paliere. E vorba de partea științifică care se referă la cunoașterea dinamicii unui sistem binar de asteroizi, la partea de compoziție geologică. Apoi, partea practică unde se vor culege date despre impact astfel încât pe viitor să poată fi dezvoltate tehnologii care să fie eficace în devierea unui corp ceresc. Dar, pentru noi, este la fel de important aspectul tehnologic deoarece în misiune se vor folosi tehnologii noi, echipamente noi, care vor fi refolosibile în misiuni care vor deveni curente, cum ar fi exploatarea Lunii sau a planetei Marte, lucruri care sunt în direcția principală de efort pentru multe țări din lume pentru că aici e previzibil un viitor nou și foarte interesant.

Flaviu Răducanu este director Știință și Tehnologie la Agenția Spațială Română (ROSA) și Vice Președinte al ESA Board of Human Spaceflight and Robotic Space Exploration