Numerical and experimental methods for the calibration of electronic instrumentation on BepiColombo Mission

La suite di strumenti SIMBIO-SYS, a bordo della missione ESA BepiColombo per l’esplorazione del pianeta Mercurio, sarà equipaggiata con un canale per ricostruzione stereo denominato Stereo Imaging Channel (STC). Il telescopio è caratterizzato da un design compatto e innovativo in cui due sotto-canali, orientati a ±20°rispetto a Nadir, convogliano la luce catturata su di un unico sensore. L’acquisizione delle immagini avverrà in modalità push-frame, mai impiegata finora nell’ambito di missioni spaziali. La necessità di verificare e caratterizzare prima del lancio le capacità dello strumento di effettuare una ricostruzione tridimensionale della superficie del pianeta con l’accuratezza richiesta ha portato alla progettazione e allo sviluppo di un apparato e di un metodo sperimentale innovativo. La baseline dello strumento è stata riprodotta in scala in laboratorio introducendo alcuni semplici componenti, tra cui: una lente, che funge da collimatore, e due rotatori ad alta precisione. L’impiego di un collimatore, oltre a comportare una riduzione della distanza di osservazione da alcune centinaia di chilometri a circa un metro, implica un adeguamento dei requisiti in termini di risoluzione e accuratezza della ricostruzione. L’apparato opto-meccanico realizzato ha consentito l’acquisizione in laboratorio di immagini stereoscopiche di una superficie di prova: l’attività di validazione stereo si è svolta mettendo a confronto una mappa tridimensionale di riferimento dell’oggetto, prodotta da un laser scanner sufficientemente accurato, col modello ottenuto applicando tecniche di ricostruzione stereo a coppie di immagini del campione stesso. La ricostruzione di informazione circa la profondità della superficie osservata a partire da coppie stereo di immagini richiede che il sistema venga caratterizzato tramite una procedura di calibrazione. Vista la particolare applicazione, è stato sviluppato un metodo grazie al quale è stato possibile simulare i dati di calibrazione, con lo scopo di valutare l’efficacia e l’accuratezza di tecniche di calibrazione classiche applicate al particolare caso di studio. E’ stato effettuato un test preliminare applicando il setup e la procedura di validazione stereo a un modello funzionale di STC: i risultati ottenuti hanno dimostrato l’efficacia dell’apparato per la validazione stereo, che verrà applicato al modello di volo dello strumento.