Mars Express v.2.0

En gang imellem, din smartphone eller tablet modtager ny software for at forbedre dens funktionalitet og forlænge dens levetid. Nu, ESA's Mars Express får en ny installation, leveret på tværs af over 150 millioner km plads.

Med næsten 15 år i kredsløb, Mars Express – en af ​​de mest succesrige interplanetariske missioner nogensinde – er på vej til at blive ved med at indsamle kritiske videnskabelige data i mange år endnu takket være en ny softwareinstallation udviklet af missionsholdene hos ESA.

Den nye software er designet til at løse et problem, som alle, der stadig bruger en fem-årig bærbar computer, godt kender:efter mange års intens brug, nogle komponenter begynder simpelthen at blive slidt.

Rumfartøjet ankom til Mars i december 2003, om, hvad der var planlagt til at være en toårig mission. Det har brugt mere end 14 år på at indsamle et væld af data fra den røde planet, tage billeder i høj opløsning af meget af overfladen, påvisning af mineraler på overfladen, der kun dannes i nærvær af vand, opdager antydninger af metan i atmosfæren og udfører tæt forbiflyvning af den gådefulde måne, Phobos.

I dag, Mars Express er i god form, med kun en mindre forringelse af ydeevnen, men dens gyroskoper er tæt på at svigte.

Gyros gik dårligt

Disse seks gyroer måler, hvor meget Mars Express roterer om nogen af ​​sine tre akser. Sammen med rumfartøjets to starttrackere, de bestemmer dets orientering i rummet.

Dette er afgørende for at pege dens store parabolske radioantenne mod Jorden og rette dens instrumenter - som det højopløselige stereokamera - mod Mars.

Startrackere er enkle, peg-og-skyd kameraer, der fanger billeder af baggrundsstjernefeltet og, med noget smart forarbejdning, bruges til at bestemme fartøjets orientering i rummet med få sekunders mellemrum.

Rotationsoplysningerne fra gyroerne udfylder oplysningerne mellem disse snapshots og også når trackerne mister styr på stjernerne - hvilket kan vare i minutter eller endda timer.

"Efter at have set på variationer i intensiteten af ​​gyroernes interne lasere, vi indså sidste år, at med vores nuværende brug, fire af de seks gyroer var på vej mod fiasko, " siger rumfartøjets operationsleder James Godfrey.

"Mars Express var aldrig designet til at flyve, uden at dens gyroer løbende var tilgængelige, så vi kunne forudse en vis afslutning på missionen engang mellem januar og juni 2019."

Ingeniører vidste, imidlertid, fra lang erfaring med lignende gyroer på tidligere missioner, inklusive Rosetta og ERS-2, at det måske er muligt at flyve missionen primært ved hjælp af dens starttrackere, hvor gyroerne kun er tændt lejlighedsvis, at forlænge deres liv.

Hacking af 15 år gammel kode

"At flyve på startrackers med gyroerne for det meste slukket betød, at en betydelig del af den 15 år gamle software på Mars Express skulle omskrives, og det ville være en stor udfordring, " siger driftsingeniør Simon Wood.

Mens rumfartøjets bygherre ydede stor hjælp, det var for det meste op til teamene hos ESA at åbne koden, omskrive softwaren, test det og forbered det til upload så hurtigt som muligt.

"Vi blev også hjulpet ved at være i stand til at tage kode fløjet på Rosetta og transplantere den ind i Mars Express-vejledningssoftwaren, tilføjer Simon.

En massiv, flermåneders indsats fulgte, involverer hold fra hele agenturet, der arbejder på at udvikle den nye software, der vil gøre det muligt for Mars Express at fortsætte med at flyve. Dette betød også betydelige ændringer i instrumentvidenskabelig planlægning.

"Vi vidste ikke, om en så massiv revision var mulig - det var ikke blevet gjort før, især da vi ville være i et kapløb med tiden for at fuldføre det. Men stillet over for den næsten sikre afslutning på missionen, hvad der begyndte som vilde spekulationer under en tepause en eftermiddag sidste sommer, har ført til, at den fulde omskrivning nu er klar til at sendes op."

Den nye software blev færdiggjort tidligere på året, og har gennemgået grundige tests for at sikre, at det fungerer efter hensigten.

Go/No-Go

Indsatsen blev til virkelighed i går, da missionsholdet mødtes til et kritisk go/no-go møde med ESA's ledere for at få endelig godkendelse til at aktivere den nye software.

Den nye kode blev faktisk uploadet til et område med ledig hukommelse søndag, men ligesom når din telefon eller tablet får en softwareopgradering, missionskontrollører bliver nødt til at lukke Mars Express ned og udløse en genstart for at begynde at køre den nye kode, et kritisk skridt sat til den 16. april.

Hvis alt går som forventet, Missionsholdene vil derefter bruge omkring to uger på at teste og omkonfigurere rumfartøjet for at sikre, at alt fungerer, som det skal, før de genoptager normale videnskabelige operationer.

"Lignende, men meget mindre rettelser, er tidligere blevet udviklet til andre missioner med gamle gyroer, såsom Rosetta, men dette er bestemt den mest komplekse og omfattende softwareomskrivning, vi har lavet i nyere hukommelse, ”siger missionschef Patrick Martin.

"Takket være dygtigheden hos ESA's hold, Mars Express vil flyve et godt stykke ind i 2020'erne, afhængigt af brændstofforsyning, og fortsætte med at levere fremragende videnskab i mange år endnu.

"Jeg ser frem til at se fortsatte fælles videnskabelige kampagner mellem Mars Express og andre Mars-missioner som ESA's Trace Gas Orbiter og indkommende rover-missioner."