Test e validazione di strumentazione da volo

I principali obiettivi di Dawn sono la raccolta di informazioni sulle fasi iniziali del Sistema Solare, ossia sui primi milioni di anni della sua evoluzione e dei processi in atto sui corpi appena formati, la caratterizzazione dei "mattoni" a partire dai quali si sono formati i pianeti terrestri. La questione principale alla quale la missione dovrà rispondere è quale sia il ruolo della massa di un oggetto stellare e del suo contenuto in volatili nel determinare l'evoluzione successiva. Per raggiungere questo scopo, la missione Dawn andrà ad investigare in dettaglio due dei più grandi protopianeti che sono rimasti quasi intatti dall'epoca della loro formazione, ma che si sono formati in zone diverse del sistema planetario: i candidati ideali sono Vesta e Cerere, protopianeti situati nella vasta zona tra Marte e Giove nella fascia di asteroidi; il loro processo di formazione ha seguito differenti evoluzioni durante i primi milioni di anni di evoluzione del Sistema Solare. Cerere, durante l'aggregazione, ha apparentemente incorporato acqua ghiacciata rallentando la sua evoluzione termica. Vesta è più piccolo e vicino al Sole. Cerere è molto primitivo e umido, mentre Vesta è evoluto e secco. Dawn registrerà la magnetizzazione, la composizione minerale ed elementare per dedurre l'evoluzione e la storia termica dei due corpi celesti. Il sistema di strumenti presenti su Dawn permetterà di caratterizzare al meglio i due obiettivi della missione; in particolare con il sistema di telecamere si potrà produrre una mappa topografica della superfice dei due protopianeti. Lo spettrometro ad immagine e il rivelatore di neutroni e raggi gamma forniranno informazioni sullo spettro (tra visibile ed infrarosso) e sulle composizioni della superfice dei due asteroidi. Queste informazioni potranno essere correlate alla posizione nella mappa topografica, producendo una mappa mineralogica dei due asteroidi. Lo spettrometro ad immagine (VIR) il quale combina due canali (visibile ed infrarosso) in un unico strumento, inserito nello spacecraft della missione Dawn. Questo prodotto proviene da una rielaborazione (semplificata) di VIRTIS (lo spettrometro della missione Rosetta) e di VIMS (uno strumento della missione Cassini). I canali spettrali di VIR comprendono due sensori bidimensionali (un CCD (Charge Coupled Device) per la parte visibile e una IRFPA (InfraRed Focal Plane Array) per la parte infrarossa) alimentati da una elettronica di base che, oltre alla fornitura di potenza, amministra le funzionalità dello strumento. Nella presente tesi si sono sviluppate delle tecniche per la gestione dello strumento VIR; tale gestione avviene utilizzando dei macrocomandi che configurano lo strumento nei suoi stati operativi. Per la gestione di questo strumento, dopo un iniziale studio delle tematiche della missione e della operatività di VIR, si è provveduto alla realizzazione una pipeline di sviluppo per le sequenze operative da far svolgere a VIR durante la missione. La gestione di VIR avviene mediante una infrastruttura ben consolidata in tutti i progetti NASA che si basa sulla scrittura di sequenze operative in un linguaggio time depending che va sotto l'acronimo SASF (Spacecraft Activity Sequence File). Per una corretta organizzazione delle sequenze operative di VIR si è sviluppato un processo semi-automatico, che parte dallo studio delle fattibilità e di possibilità osservative mediante una simulazione delle operatività dello strumento nelle traiettorie geometriche, fino alla stesura e validazione dei file SASF contenti le operazioni simulate. La pipeline di generazione del SASF per le operazioni di VIR si sviluppa utilizzando diversi tool realizzati nelle strutture dell'IFSI. Questi programmi comprendono un simulatore VIRS (VIR Simulator), il cui compito è quello di simulare delle funzionalità di VIR durante la pianificazione delle sequenze osservative. La generazione dello script di operazioni (il SASF) viene effettuata da VIRG (VIR SASF Generator). Il SASF prodotto prima del processo di integrazione con le sequenze degli altri strumenti, viene validato da VIRV (VIR SASF Validator). Il processo di validazione della sequenza generata da VIRG, avviene in due stadi differenti: nel primo stadio avviene un controllo lessico-grammaticale del file SASF, mentre nel secondo avviene una trasformazione della sequenza operativa (parsing) in una tabella di dati per un confronto con le grandezze simulate da VIRS. Durante la fase di parsing, VIRV effettua un controllo affinchè tutte le flight rules relative allo strumento vengano rispettatte dalla sequenza. Il fallimento di uno dei seguenti controlli viene evidenziato in uscita dall'applicazione. Il processo di validazione delle sequenze consiste nell'utilizzo di programmi per la costruzione di analizzatori lessicali, capaci di maneggiare strutture più o meno complesse. La teoria sull'analisi lessicale si è sviluppata attorno agli anni 60-70 dello scorso secolo, portando al consolidamento di tecniche di analisi il cui risultato è uno spettro di programmi piuttosto ampio: in questa tesi si utilizza la coppia Flex e Bison, il primo è un analizzatore lessicale (scanner), l'altro un analizzatore sintattico (parser). Il compito di un analizzatore lessicale è quello di dividere la struttura del file SASF da analizzare in token riconoscendole come appartenenti al linguaggio, mentre l'analizzatore sintattico si occupa di contestualizzare i token in una struttura sintattica dalla quale ricavare il risultato di una espressione. Il lavoro di questi generatori consiste nella trasformazione di un meta-linguaggio in un programma c/c++. La generazione vera e propria di un eseguibile, con le funzionalità di analizzatore lessico-sintattico per la grammatica in esame è eseguita dai compilatori c/c++. Il parser e lo scanner sono spesso utilizzati per la generazione di compilatori dei vari linguaggi: nella validazione di sequenze è naturale che questa potenzialità venga preferita alla scrittura di procedure ad hoc per l'analisi del file di sequenza, in quanto si eliminano le problematiche di analisi sintattico-lessicale già affrontate in fase di implementazione di questi tool. Le tecniche descritte per lo sviluppo delle sequenze operative sono state applicate alle procedure per la verifica del funzionamento dello strumento dopo il lancio dello spacecraft che lo contiene. Sono state controllate le meccaniche di VIR, comandando il movimento del cover e impostando le diverse modalità dello scan mirror. Inoltre, sono state eseguite delle procedure per individuare le criticità dello strumento, caratterizzando la produzione dei dati durante le acquisizioni. Un ultimo test ha previsto l'utilizzo del canale ridondato di alimentazione.