Team fejlfinder asteroidebundet Lucy-rumfartøj på tværs af millioner af miles

Efter den vellykkede opsendelse af NASAs Lucy-rumfartøj den 16. oktober 2021, samlede en gruppe ingeniører sig omkring et langt mødebord i Titusville, Florida. Lucy var kun timer inde i sin 12-årige flyvning, men en uventet udfordring var dukket op til den første trojanske asteroidemission nogensinde.

Data indikerede, at et af Lucys solpaneler, der driver rumfartøjets systemer – designet til at udfolde sig som en håndvifte – ikke var helt åbnet og låst, og holdet var ved at finde ud af, hvad de skulle gøre nu.

Hold fra NASA og Lucy missionspartnere kom hurtigt sammen for at fejlfinde. I telefonen var teammedlemmer i Lockheed Martins Mission Support Area uden for Denver, som var i direkte kontakt med rumfartøjet.

Samtalen var stille, men alligevel intens. I den ene ende af lokalet sad en ingeniør med rynket pande og foldede og foldede en papirplade ud på samme måde, som Lucys enorme cirkulære solcellepaneler fungerer.

Der var så mange spørgsmål. Hvad skete der? Var arrayet overhovedet åbent? Var der en måde at rette det på? Ville Lucy være i stand til sikkert at udføre de manøvrer, der er nødvendige for at udføre sin videnskabelige mission uden et fuldt udbygget array?

Da Lucy allerede satte fart på vej gennem rummet, var indsatsen høj.

Inden for få timer samlede NASA Lucys anomaliresponsteam, bestående af medlemmer fra videnskabsmissionsleder Southwest Research Institute (SwRI) i Austin, Texas; missionsoperationer leder NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland; rumfartøjsbygger Lockheed Martin; og Northrop Grumman i San Diego, solar array system designer og bygherre.

"Dette er et talentfuldt team, der er fast forpligtet til Lucys succes," sagde Donya Douglas-Bradshaw, tidligere Lucy-projektleder fra NASA Goddard. "De har det samme mod og dedikation, som fik os til en succesfuld lancering under en pandemi, der en gang i livet."

Forenet i deres jagt på at sikre, at Lucy ville nå sit fulde potentiale, begyndte holdet et udtømmende dybt dyk for at fastslå årsagen til problemet og udvikle den bedste vej frem.

Da rumfartøjet ellers var helt sundt, skyndte holdet sig ikke ud i noget.

"Vi har et utroligt talentfuldt hold, men det var vigtigt at give dem tid til at finde ud af, hvad der skete, og hvordan man kommer videre," sagde Hal Levison, Lucys hovedefterforsker fra SwRI. "Heldigvis var rumfartøjet, hvor det skulle være, fungerede nominelt, og - vigtigst af alt - sikkert. Vi havde tid."

Holdet fokuserede i mange lange dage og nætter og arbejdede gennem muligheder. For at evaluere Lucys solarray-konfiguration i realtid affyrede holdet thrustere på rumfartøjet og indsamlede data om, hvordan disse kræfter fik solarrayet til at vibrere. Derefter indførte de dataene i en detaljeret model af arrayets motorsamling for at udlede, hvor stiv Lucys array var – hvilket hjalp med at afdække kilden til problemet.

Til sidst lukkede de sig om årsagen:En snor designet til at åbne Lucys massive solcellepanel blev sandsynligvis snerret på dens spolelignende spole.

Efter måneder med yderligere brainstorming og test, slog Lucys team sig på to potentielle veje fremad.

I den ene ville de trække hårdere i snoren ved at køre arrayets reserveudrullningsmotor på samme tid som dens primære motor. Strømmen fra to motorer skulle gøre det muligt for den fastklemte snor at vikle sig yderligere ind og aktivere arrayets låsemekanisme. Selvom begge motorer aldrig oprindeligt var beregnet til at fungere på samme tid, brugte teamet modeller for at sikre, at konceptet ville fungere.

Den anden mulighed:Brug arrayet, som det var - næsten fuldt udrullet og genererer mere end 90 % af dets forventede strøm.

"Hver vej indebar et element af risiko for at nå de grundlæggende videnskabelige mål," sagde Barry Noakes, Lockheed Martins chefingeniør for udforskning af dybt rum. "En stor del af vores indsats var at identificere proaktive handlinger, der mindsker risikoen i begge scenarier."

Teamet kortlagde og testede mulige resultater for begge muligheder. De analyserede timer af arrayets testoptagelser, konstruerede en jordbaseret replika af arrayets motorsamling og testede replikaen ud over dets grænser for bedre at forstå risici for yderligere implementeringsforsøg. De udviklede også speciel high-fidelity-software til at simulere Lucy i rummet og måle eventuelle potentielle ringvirkninger, et omplaceringsforsøg kunne have på rumfartøjet.

"Samarbejdet og teamworket med missionspartnerne var fænomenalt," sagde Frank Bernas, vicepræsident, rumkomponenter og strategiske virksomheder hos Northrop Grumman.

Efter måneders simuleringer og test besluttede NASA at gå videre med den første mulighed - et forsøg med flere trin på fuldstændigt at omplacere solpanelet. Ved syv lejligheder i maj og juni beordrede holdet rumfartøjet til samtidig at køre de primære og backup-solarray-installationsmotorer. Indsatsen lykkedes, trak i snoren og åbnede og strammede arrayet yderligere.

Missionen anslår nu, at Lucys solarray er mellem 353 grader og 357 grader åben (ud af 360 samlede grader for et fuldt installeret array). Selvom arrayet ikke er helt låst, er det under væsentligt mere spænding, hvilket gør det stabilt nok til, at rumfartøjet kan fungere efter behov for missionsoperationer.

Rumfartøjet er nu klar og i stand til at fuldføre den næste store missionsmilepæl – en jord-tyngdekraftsassistance i oktober 2022. Lucy er planlagt til at nå sit første asteroidemål i 2025. + Udforsk yderligere

NASA's Lucy-mission er et "go" for forsøg på udrulning af solpaneler