ESA Argonaut – TRN & HDA
A missão Argonaut será a primeira missão europeia de sempre a concretizar uma alunagem, em 2031, através de um veículo de grandes dimensões capaz de colocar cerca de 2t de carga na superfície lunar.
A Spin.Works contribuirá para esta missão com os elementos de navegação visual relativa (Terrain-Relative Navigation, ou TRN) e de deteção e desvio de obstáculos (Hazard Detection and Avoidance, ou HDA), enquadrados num sistema de pilotagem automática (Guidance, Navigation and Control) liderado pelo seu parceiro OHB-SE.
TRN&HDA ESA projects since 2008
- NEXT-Moon Phase A/B1 (2008-2010)
- FUSION – Sensor Data Fusion for Hazard Mapping and Piloting (2012-2014)
- StarTiger Dropter (2013-2014)
- AVERT – Avoidance Algorithms Extended Development and Realistic Testing (2015-2019)
- EL3 Descent and Landing GNC (2021-2024)
- Argonaut Phase B2/C/D/E0 (2024-2031)
O trabalho da Spin.Works nas áreas de TRN e HDA tem um historial longo na empresa, tendo-se iniciado em 2008 no contexto das fases A/B1 do projeto NEXT-Moon (ESA) com a definição de estratégias de deteção de obstáculos com base em sistemas híbridos visual/LiDAR e a coordenação com a optimização de trajetórias de descida para a superfície lunar dentro do consórcio liderado pela OHB (Alemanha).
Embora este trabalho inicial tenha decorrido apenas até 2010, tendo a missão sido posteriormente cancelada, seguiram-se vários projetos de desenvolvimento de tecnologias durante a década sguinte, com destaque para o projeto FUSION – “Sensor Data Fusion for Hazard Mapping and Piloting” (também ESA e, neste caso, liderado pela Spin.Works), que nos permitiu desenvolver no período de 2012 a 2014 algoritmos com recurso a técnicas variadas (Fuzzy Logic, Evidential Reasoning, Probabilistic Reasoning) para a tomada de decisão sobre locais de aterragem. No contexto deste projeto foram também implementados algoritmos simplificados de GNC para as fases de descida propulsiva de forma a criar uma dinâmica realista para os veículos, ainda que não totalmente representativa de uma missão real.
Em paralelo, o projeto StarTiger Dropter (projeto liderado pela Airbus Defence & Space, entre 2013/4) permitiu-nos pela primeira vez levar para campo as tecnologias de TRN/HDA desenvolvidas em ambiente de simulação, tendo a Spin.Works sido responsável pela montagem de um sistema de hardware capaz de efetuar TRN/HDA visual, assim como pelo projeto e construção de um terreno de testes nas instalações de Trauen (norte da Alemanha), onde foram efetuados testes de vôo em Maio de 2014.
No período de 2015 a 2019, seguiu-se o projeto AVERT – “AVoidance Algorithms Extended Development and Realistic Testing”, novamente liderado pela Spin.Works e com a participação da Uninova. Este projeto, que incluiu simulações Monte-Carlo assentes em ferramentas SiL/PIL/HIL, assim como testes de vôo que implicaram um componente de desenvolvimento de hardware e software significativo (montagem e programação de sensores – IMU de fibra óptica, altímetro laser, câmara, LiDAR de varrimento, e vários componentes de processamento ligados através de uma rede SpaceWire), teve a sua conclusão com uma bateria de centenas de testes num terreno representativo de Marte construído para o propósito numa pedreira localizada perto da cidade de Alenquer, tendo por via destes testes sido atingido um TRL de 4 e 5 para os algoritmos de TRN e HDA.
EL3/Argonaut Terrain-Relative Navigation & Hazard Detection and Avoidance
Esta sequência de projetos diretamente relacionados com TRN/HDA ao longo de mais de 10 anos na Spin.Works chamou de novo a atenção da OHB e da Agência Espacial Alemã (DLR) em 2021 aquando da preparação dos consórcios europeus para a execução da missão EL3 (European Large Logistics Lander), e especificamente para o projeto “EL3 Descent and Landing Guidance, Navigation adn Control“. Em conjunto com os seus parceiros, a Spin.Works tomou as rédeas dos sistemas de navegação visual e deteção/desvio de obstáculos para esta missão, tendo desde então amadurecido substancialmente os seus algoritmos no sentido de viabilizar uma missão real à Lua.
Os 3 anos de trabalho neste projeto culminaram finalmente, em Junho de 2024, com a seleção pela ESA do consórcio liderado pela TAS-I para realizar a missão Argonaut, no qual nos inserimos. Após um esforço de 16 anos para chegar a este ponto, é com grande expectativa que iniciamos mais uma aventura espacial.
Gostaríamos de fazer notar que o trabalho da Spin.Works noutros projetos durante todo este período que se estende por mais de década e meia não se limita aos componentes de TRN/HDA, compreendendo também vários componentes que, na prática, abrangem a totalidade dos algoritmos de GNC associados a uma descida propulsiva para as superfícies de corpos planetários (no contexto de projetos ESA, mas não só).
Em paralelo e como resultado de um investimento muito substancial no desenvolvimento de câmaras inteligentes desde 2017, a Spin.Works encontra-se hoje na posição de poder não só concretizar o desenvolvimento de módulos de software de tempo-real para a execução de missões de alunagem, como no caso da missão EL3/Argonaut, mas também de contribuir com as próprias câmaras e unidades de processamento requeridas para os executar a bordo no contexto de outras missões, através da aplicação de tecnologia já disponível na empresa e que foi usada para construir o principal payload do nano-satélite AEROS (lançado em Março de 2024) – uma missão que venceu o prémio SmallSat of the Year 2024, dado pela prestigiada AIAA.
Esperamos poder dar em breve notícias destes novos desenvolvimentos, que abrirão portas a uma nova fase da empresa no contexto da exploração espacial comercial – agora com impacto não só a nível europeu, mas também a nível global.
