Mission
Prisma
Prisma était une "mission technologique de démonstration en orbite" pour les technologies de vol en formation et de rendez-vous, ainsi que de tests en vol de technologies de senseurs et d'actionneurs.
L'objectif principal de la mission Prisma était d'effectuer des démonstrations technologiques et des expériences de manœuvres incluant le GNC (Guidage, Navigation et Contrôle) et des capteurs pour une famille de futures missions nécessitant des Rendez-Vous et/ou le Vol en Formation.
Ces démonstrations comprenaient :
- des expériences de manœuvres GNC avec un important niveau d'autonomie incluant : le Vol en Formation Autonome, le Guidage Autonome et le Rendez-vous, les Opérations de Proximité, d'Approche Finale et d'Eloignement. Ces expériences ont été menées principalement par le SSC avec d'importantes contributions du DLR ;
- une expérience de système de navigation basé sur le GPS du DLR, qui a évalué les performances du GPS différentiel en temps réel comme capteur pour le vol en formation autonome ;
- une démonstration du Vision Based Sensor (VBS) basé sur un viseur d'étoiles, a évaluer en tant que capteur multi-distance de poursuite et de Rendez-vous ;
- un vol de démonstration du sous-système de métrologie FFRF (Formation Flying Radio Frequency) envisagé pour la mission Darwin.
La mission Prisma comprenait un ensemble d'objectifs secondaires venant des programmes de l'Agence Spatiale Nationale suédoise et concernant différents développements dans les techniques des plate-formes.
Ceux-ci comprenaient :
- Le système de propulsion 1-N HPGP (High Performance Green Propellant) développé conjointement par le SSC, Volvo Aero et FOI (Organisme de recherche pour la Défense suédois). Ce système de propulsion non toxique, de performances égales à celles de l'Hydrazine, a été développé avec le support de l'ESA.
- Des améliorations de fonctions de base de l'unité de gestion qui avait volé avec la mission Smart-1 (développé par le SSC) et des équipement de distribution d'énergie et de gestion des batteries de Smart-1 (développés par Omnisys à Gothenburg).
- De nouveaux développements de logiciel bord, pour lesquels l'utilisation de Matlab/Simulink et la génération de code (utilisés avec succès dans les applications centrales de Smart-1) allaient jusqu'à inclure entièrement la couche Gestion des Données.
- Le développement de Moyens Sol compatible du PUS et du CCSDS utilisés pour les tests et les opérations, avec une infra-structure flexible supportant des opérations multi-satellites.
- Un systèmes de micro-propulseurs à gaz froid développé par Nanospace AB.
Les modes opérationels de GNC (Guidage Navigation Contrôle)
Le sous-système FFRF de Mango (en doré) au milieu des autres équipements du satellite (en gris)
Les trois systèmes de propulsion de Prisma : Le système à hydrazine (en rouge), le système HPGP (en vert) et le système de micro-propulseurs de gaz froid (en violet)
Ffiord
Le CNES a participé à la mission Prisma en tant que partenaire, mais aussi en tant que passager avec l'expérimentation nommée "Ffiord" - Formation Flying In Orbit Ranging Demonstration. Le principal objectif de l'expérimentation Ffiord était de réaliser une première démonstration en orbite du sous-système FFRF. Les objectifs de cette démonstration étaient doubles :
Valider en orbite le sous-système FFRF
La validation du sous-système FFRF consistait à réaliser des tests fonctionnels et à évaluer le senseur FFRF de manière à s'assurer que le comportement de l'instrument était conforme aux spécifications. Les tests fonctionnels se sont focalisés sur les points suivants :
- Acquisition du signal RF
- Procédure de levée d'ambiguïté (IAR : Integer Ambiguity Resolution)
- Gestion de l'énergie
- Gestion de l'antenne (manuelle ou automatique)
- Sélection du débit de données de communication
- Lien inter-satellites (ISL : Inter Satellite Link )
Ces tests ont été réalisés à diverses distances et attitudes relatives, en particulier pour l'acquisition du signal RF et pour la procédure IAR qui peuvent montrer une certaine sensibilité à ces paramètres. L'évaluation des performances a consisté à collecter les données dans des conditions géométriques et dynamiques qui couvraient la plus grande part possible du domaine de mesure du capteur FFRF (distance < 30 km, v <0.5 m/s, dq/dt < 5°/s).
Cette validation du sous-système FFRF a nécessité des sessions de travail tout au long de la mission. Ces sessions de travail se sont décomposés en deux groupes selon la disponibilité des ressources de Prisma :
- Le senseur FFRF était activé en tant qu'expérience secondaire afin de réaliser une collecte de données extensive en mode boucle ouverte
- Le senseur FFRF était activé en tant qu'expérience principale et le satellite principal devait suivre un profil d'orbite et d'attitude relatives spécifiques à Ffiord.
| Le satellite cible Tango suit son orbite inertielle initiale. Le satellite chasseur Mango tourne autour de Tango pour simuler différentes étapes d'un scénario de Vol en Formation. | |
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La première phase d'expérimentation s'est attachée à réaliser une succession de mouvements de séparation et d'approche contrôlés depuis le sol avec des vitesses relatives différentes de manière à économiser le carburant.
Réaliser des expériences de vol en formation utilisant le capteur FFRF et le logiciel de bord CNES.
Les expériences de vol en formation basé sur la RF ont utilisé le Logiciel de Vol CNES dédié (FSW : Flight Software), et ont inclu les démonstrations suivantes, toutes pertinentes pour de futures missions de vol en formation :
- Opérations de proximité :
- Maintien d'orbite à différentes distances et positions par rapport à la trace de l'orbite (VBAR)
- Déplacements à faible vitesse dans le plan et hors du plan
- Rendez-vous
- Evitement de collision (transfert autonome vers l'orbite "Football" en 1 ou 2 manœuvres)
- Stand-by sur une orbite relative
- Retour à la normale après une anomalie système
Ces expériences de vol en formation ont été réalisées en boucle fermée. L'expérimentation a duré approximativement 17 jours.
