Flagowe misje ESA z polskim oprogramowaniem na pokładzie

W tym roku upływa 10 lat od momentu utworzenia Polskiej Agencji Kosmicznej. Rok 2024 jest także pierwszym rokiem funkcjonowania polskiego przemysłu kosmicznego w realiach nowej, kilkukrotnie zwiększonej składki do ESA, z której znaczna część (100 mln euro) przeznaczona jest na program eksploracyjny i udział polskich podmiotów w misjach ESA. Ale bieżący rok jest ważny dla polskiego sektora kosmicznego z jeszcze jednego powodu.

Do końca roku planowane jest wyniesienie kilku flagowych misji ESA, jak Arctic Weather, Biomass, HERA czy Proba-3, z których część powstawała przy współudziale firm i jednostek naukowych z Polski. Jednym z podmiotów zaangażowanych w prace nad dwoma ostatnimi misjami jest spółka N7 Space, specjalizująca się w dostarczaniu usług i komponentów programowych związanych z wytwarzaniem i kwalifikacją krytycznego oprogramowania pokładowego do misji kosmicznych.

Celem misji Proba-3, której start zgodnie z aktualnym harmonogramem planowany jest na wrzesień tego roku, będzie obserwacja korony słonecznej z użyciem ogromnego koronografu utworzonego w przestrzeni kosmicznej dzięki precyzyjnej formacji dwóch satelitów oddalonych od siebie o ok. 150 metrów, z których jeden, o masie 300 kg, jest nośnikiem instrumentu (Coronagraph Spacecraft, CSC), drugi zaś, nieco mniejszy (250 kg) pełnić będzie funkcję przesłony tarczy słonecznej (Occulter Spacecraft, OSC). Obie sondy poruszały się będą po silnie ekscentrycznej i eliptycznej orbicie Ziemi, z apogeum wynoszącym ok. 60 500 km.

Udział N7 Space w misji Proba-3 polegał na wytworzeniu i walidacji kompletnego oprogramowania (zarówno niskopoziomowego, jak i aplikacyjnego) do komputera sterującego głównym instrumentem misji, czyli koronografem ASPIICS. Projekt był realizowany we współpracy z Centrum Badań Kosmicznych PAN, które jest dostawcą komputera koronografu ASPIICS.

Misja HERA jest z kolei częścią międzynarodowego projektu AIDA (Asteroid Impact & Deflection Assessment) – inicjatywy z obszaru bezpieczeństwa kosmicznego i obrony planetarnej mającej na celu demonstrację sztucznego odchylenia toru lotu asteroidy. Projekt składa się z misji z impaktora kinetycznego DART (Double Asteroid Redirection Test) realizowanej przez NASA, oraz misji HERA prowadzonej przez ESA, której zadaniem jest zbadanie skutków zderzenia sondy DART z księżycem asteroidy Didymos, Dimorfosem.

Sonda DART wystartowała w 2021 roku i osiągnęła swój cel we wrześniu 2022 roku, natomiast wyniesienie misji HERA planowane jest w październiku br., z przewidywanym dotarciem do Didymosa pod koniec 2026 roku. Pierwsza faza badania przez sondę HERA skutków misji DART rozpocznie się z odległości od 20 do 30 km od powierzchni asteroidy w celu określenia kształtu i pola grawitacyjnego.

Faza szczegółowej charakterystyki skutków uderzenia zostanie przeprowadzona z odległości około 10-20 km od asteroidy, podczas tej fazy zostaną też wypuszczone nanosatelity Milani i Juventas wspomagające wykonywanie badań i pomiarów. Pod koniec misji przewidywane są przeloty bardzo blisko powierzchni Didymosa zakończone próbą lądowania cubesatów oraz samej sondy na jego powierzchni.

W ramach misji HERA udział N7 Space dotyczy wsparcia rozwoju głównego oprogramowania platformy satelitarnej sondy HERA (Central Software – CSW) i skupia się na dwóch obszarach – realizacji części oprogramowania sterującego dla instrumentów naukowych na pokładzie misji głównego satelity misji HERA oraz walidacji modułów CSW przy wykorzystaniu dedykowanego środowiska Software Validation Facility (SVF). Udział w misji HERA jest jednym z większych projektów związanym z kwalifikacją i walidacją oprogramowania pokładowego w portfolio spółki.

”Obie misje z udziałem N7 Space startujące w 2024 roku odegrały znaczącą rolę w historii spółki” – mówi Michał Mosdorf, prezes N7 Space. – „Wsparcie w zakresie rozwoju i walidacji oprogramowania pokładowego sondy HERA w kulminacyjnych momentach angażowało nawet połowę zespołu technicznego spółki, co ze względu na wysoki priorytet misji z jednej strony, a realizowane równolegle inne projekty z drugiej oznaczało duże wyzwanie organizacyjno-logistyczne.”

”Z kolei początki działalności firmy w sektorze kosmicznym, wówczas realizowane jeszcze w spółce N7 Mobile (dzisiaj będącej współwłaścicielem N7 Space), sięgają 2014 roku i związane są właśnie z projektem rozwoju oprogramowania dla głównego instrumentu misji Proba-3. Start tej misji nie tylko zatem kończy pewien etap najstarszego projektu w historii firmy, ale zarazem wieńczy dekadę doświadczeń zespołu N7 Space w zakresie wytwarzania oprogramowania pokładowego” – dodaje.

Przechodząc od przeszłości do teraźniejszości, warto wspomnieć także o przyszłych misjach z udziałem N7 Space, nad którymi już teraz pracuje spółka. 

Celem planowanej na przełom lat 20. i 30. misji Comet Interceptor, złożonej ze statku-matki (Spacecraft A) oraz dwóch sond (Probe 1, Probe 2), będzie „zaparkowanie” w punkcie L2 w oczekiwaniu na jedną z nieznanych lub rzadkich komet przelatujących przez Układ Słoneczny, a następnie dokonanie obserwacji i pomiarów tej komety z użyciem instrumentów znajdujących się na pokładzie obu sond.

Wkładem N7 Space w misję Comet Interceptor jest rozwój i kwalifikacja krytycznego oprogramowania niskiego poziomu dla instrumentów MIRMIS (Modular Infrared Molecules and Ices Sensor) oraz EnVisS (Entire Visible Sky Camera).

ARIEL to z kolei misja ESA ukierunkowana na obserwację egzoplanet, rozwijana równolegle do misji Comet Interceptor – wyniesienie obu misji planowane jest w ramach tego samego startu Ariane 6-2, do tej samej lokalizacji (punkt Lagrange’a L2). W misji ARIEL spółka N7 Space dostarcza oprogramowanie rozruchowe do instrumentu FGS (Fine Guidance System) rozwijanego przez Centrum Badań Kosmicznych PAN.

EnVision jest najbardziej odległą w czasie spośród wymienionych misji ESA, a także największą – masa startowa satelity wynieść ma ok. 2,5 tony. Celem misji – rozwijanej we współpracy z NASA – będzie Wenus i całościowe badanie tej planety, w tym analiza jej atmosfery i zachodzących w niej zjawisk, dokładne mapowanie jej powierzchni (z użyciem sensorów optycznych i radarowych) oraz badania geologiczne z użyciem podpowierzchniowych radarów sondujących.

Aktualnie N7 Space jest dostawcą niskopoziomowego oprogramowania komputera sterującego optycznym spektrometrem wysokiej rozdzielczości (VenSpec-H), którego głównym zadaniem będzie obserwacja w paśmie podczerwieni skutków erupcji wulkanicznych na Wenus dla atmosfery tej planety.

Uzyskanie przez firmę doświadczenia lotnego w zakresie rozwijanych przez nią technologii jest niewątpliwie przełomowym momentem jej rozwoju, a waga tego wydarzenia z punktu widzenia pozyskanych kompetencji jest nie do przecenienia, zwłaszcza jeżeli udział w projekcie dotyczy komponentów krytycznych misji. Ale start samej misji nie zawsze oznacza zakończenie prac nad projektem.

O ile bowiem zmiana na orbicie konfiguracji sprzętowej statku kosmicznego w fazie operacyjnej jest zasadniczo niewykonalna, o tyle rekonfiguracja czy aktualizacja oprogramowania umożliwiająca zmianę konfiguracji systemu lub celów misji są często stosowanym rozwiązaniem.

Dlatego wyniesienie misji w przestrzeń kosmiczną i rozpoczęcie jej fazy operacyjnej (czyli w nomenklaturze inżynierii kosmicznej przejście z fazy D do fazy E), choć są jednymi z najważniejszych i najbardziej spektakularnych kamieni milowych każdego projektu lotnego, z punktu widzenia firmy dostarczającej oprogramowanie pokładowe często oznaczają zamknięcie dużego rozdziału pewnej historii, która jest dopiero początkiem fascynującego etapu naukowego misji.

N7 Space specjalizuje się w wytwarzaniu niskopoziomowego oprogramowania pokładowego (embedded on-board software) do zastosowań kosmicznych, w szczególności w rozwoju oprogramowania krytycznego kwalifikowanego zgodnie z normami ECSS. Więcej informacji na temat firmy znajdą Państwo na stronie internetowej.

Źródło: N7 Space

Interesujesz się kosmosem i chciałbyś wiedzieć więcej na temat eksploracji, przemysłu, wojska i nowych technologii? Dołącz do grona naszej społeczności zapisując się do newslettera i zaobserwuj nas na social mediach, aby zawsze być na bieżąco!