Bag kulisserne for gendannelse af NASAs Hubble

Tidligt om morgenen den 27. oktober, Hubble-rumteleskopet målrettede et felt af galakser ikke langt fra Den Store Plads i stjernebilledet Pegasus. Indeholdt i marken var stjernedannende galakser op til 11 milliarder lysår væk. Med målet i kikkerten, Hubbles Wide Field Camera 3 optog et billede. Det var det første billede, der blev taget af teleskopet, siden det lukkede øjnene for universet tre uger tidligere. og det var resultatet af et helt hold af ingeniører og eksperter, der arbejdede utrætteligt for at få teleskopet til at udforske kosmos igen.

"Dette har været en utrolig saga, bygget på Hubble-holdets heroiske indsats, " sagde Hubble seniorprojektforsker Jennifer Wiseman ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Takket være dette arbejde, Hubble-rumteleskopet er tilbage til fuld videnskabelig kapacitet, som vil gavne det astronomiske samfund og offentligheden i de kommende år."

Om aftenen fredag ​​d. 5. oktober, det kredsende observatorium havde sat sig selv i "sikker tilstand", efter at et af dets gyroskoper (eller "gyroer") svigtede. Hubble holdt op med at tage videnskabelige observationer, orienterede sine solpaneler mod Solen, og ventede på yderligere instruktioner fra jorden.

Det var begyndelsen på en tre-dages ferieweekend, da medlemmer af rumfartøjets operationsteam begyndte at modtage tekstbeskeder på deres telefon, advare dem om, at der var noget galt med Hubble. På mindre end en time, mere end et dusin teammedlemmer var samlet i kontrolrummet i Goddard for at vurdere situationen. Efter at have genoplivet den mislykkede gyro, de aktiverede en backup-gyro på rumfartøjet. Imidlertid, gyroen begyndte snart at rapportere umuligt høje rotationshastigheder - omkring 450 grader i timen, da Hubble faktisk drejede mindre end en grad i timen.

"Dette er noget, vi aldrig har set før på nogen andre gyroer - så høje priser, " sagde Dave Haskins, Hubbles mission operations manager hos Goddard.

Hubble har seks gyroer ombord, og den bruger typisk tre ad gangen til at indsamle mest videnskab. Imidlertid, to af dens seks gyroer havde tidligere fejlet. Dette var Hubbles sidste backup-gyro. Operationsteamet skulle enten finde ud af, hvordan det skulle fungere, eller vend til en tidligere udviklet og testet "one-gyro mode, "hvilket har vist sig at virke, men ville begrænse Hubbles effektivitet og hvor meget af himlen teleskopet kunne observere på et givet tidspunkt af året - noget både operationsteamet og astronomerne ønsker at undgå, indtil der ikke er noget andet valg.

Da de besluttede, hvad de så skulle gøre, teammedlemmer opholdt sig i kontrolcentret kontinuerligt for at overvåge rumfartøjets sundhed og sikkerhed. Fordi Hubbles kontrolcenter havde skiftet til automatiseret drift tilbage i 2011, der var ikke længere folk på plads til at overvåge Hubble 24 timer i døgnet.

"Holdet trak sig sammen til personale døgnet rundt, noget vi ikke har gjort i årevis, " sagde Haskins. Teammedlemmer trådte til for at tage skift - flere af Hubbles systemingeniører, andre, der hjælper med at køre test og checkouts af Hubbles jordsystemer og nogle, der plejede at bemande Hubbles kontrolrum, men ikke havde gjort det i lang tid. "Det er år siden, de har været på konsol og lave den slags skifteholdsarbejde. For mig var det problemfrit. Det viser holdets alsidighed."

I mellemtiden i ferieweekenden, Hubble-projektleder Pat Crouse havde travlt med at rekruttere et team af eksperter fra Goddard og rundt om i landet for at analysere backup-gyroens usædvanlige adfærd og afgøre, om den kunne rettes. Denne uregelmæssighedsvurderingsnævn mødtes for første gang den tirsdag, 9. oktober, og bidrog med værdifuld indsigt gennem hele Hubbles helbredelse.

Det tog uger med kreativ tænkning, kontinuerlige tests og mindre tilbageslag for at løse problemet med den fejlagtige gyro. Medlemmer af operationsteamet og revisionsudvalget havde mistanke om, at der kunne være en form for forhindring i gyroen, der påvirker dens aflæsninger. Forsøg på at fjerne en sådan blokering, holdet forsøgte gentagne gange at skifte gyroen mellem forskellige driftstilstande og rotere rumfartøjet i store mængder. Som svar, de ekstremt høje rotationshastigheder fra gyroen faldt gradvist, indtil de var tæt på det normale.

Opmuntret, men forsigtig, holdet uploadede nye softwarebeskyttelsesforanstaltninger på Hubble for at beskytte teleskopet i tilfælde af, at gyroen rapporterer unødigt høje rater igen, og sendte derefter teleskopet gennem nogle øvelsesmanøvrer for at simulere virkelige videnskabelige observationer. De holdt nøje øje med, at alt på rumfartøjet fungerede korrekt. Det gjorde.

"Tidligt havde vi ingen idé om, hvorvidt vi ville være i stand til at løse det problem eller ej, "Hubbles stedfortrædende mission operations manager, Mike Myslinski, sagt om de høje gyrosatser.

I baggrunden, andre teammedlemmer på Goddard og Space Telescope Science Institute var begyndt at forberede sig, hvis Hubble skulle skifte til kun at bruge en enkelt gyro, med den anden fungerende gyro holdt i reserve som backup. Heldigvis, resultaterne af deres indsats var ikke nødvendige denne gang, men deres arbejde var ikke for intet. "Vi ved, at vi bliver nødt til at gå til en gyro en dag, og det vil vi gerne være så forberedt som muligt, " sagde Myslinski. "Vi havde altid sagt, at når vi kom ned til tre gyroer, ville vi gøre så meget på forhånd som muligt for en-gyro-videnskab. Den dag er kommet."

For nu, imidlertid, Hubble er tilbage til at udforske universet med tre fungerende gyroer, thanks to the hard work of a multitude of people on the ground.

"Many team members made personal sacrifices to work long shifts and off-shifts to ensure the health and safety of the observatory, while identifying a path forward that was both safe and effective, " Crouse said of the efforts to return to science. "The recovery of the gyro is not only vital for the life expectancy of the observatory, but Hubble is most productive in three-gyro mode, and extending this historic period of productivity is a main objective for the mission. Hubble will continue to make amazing discoveries when it is time to operate in one-gyro mode, but due to the tremendous effort and determination of the mission team, now is not the time."