Solar Orbiter forberedt til worst case scenario
ESA/NASA Solar Orbiter nærmer sig det nærmeste punkt på solen i sin nuværende bane. Det er et vigtigt tidspunkt for missionens videnskabelige aktiviteter, og missionskontrolteamet hos ESA forbereder sig konstant på eventuelle problemer, som rumfartøjet kan stå over for, når det flyver forbi vores aktive og uforudsigelige stjerne.
Missionskontrol til Solar Orbiter. Kom i Solar Orbiter...
"Det er vores worst-case scenario," siger flyveleder Daniel Lakey. "Hvis Solar Orbiter skulle opleve et eller andet større problem om bord, og så var vi ikke i stand til at genetablere kommunikationen."
Solar Orbiters tætte tilgang til solen ("perihelion") er en periode med højeste videnskabelige aktivitet.
Det kræver flyvekontrolhold og flyvedynamikeksperter på ESA's ESOC-missionskontrolcenter at udføre en række meget komplekse operationer.
Hvis noget går galt under disse aktiviteter, kan rumfartøjet automatisk nulstille sig selv til "sikker tilstand."
I sikker tilstand genstarter rumfartøjets software, og kun dets mest basale funktioner genaktiveres. Hold på Jorden finder derefter ud af, hvad der udløste sikker tilstand, løser problemet og genstarter mere avancerede systemer som videnskabelige instrumenter.
En sikker tilstand under perihelion ville være særlig dårlig på grund af den alvorlige indvirkning på videnskabelige operationer i denne travle periode.
Solar Orbiter har også mindre strøm til rådighed under perihelion, da den intense varme kræver, at den vipper sine solpaneler væk fra solen for at undgå skader.
Rumfartøjet skal genoprettes så hurtigt som muligt, før videnskaben går tabt, eller endnu værre, det løber tør for strøm.
Stjernerne viser vejen
"Solen er så skarp, at selv en grundlæggende solsensor er nok til at sikre, at Solar Orbiter altid ved, hvor solen er og altid kan pege sit varmeskjold mod den. Denne sensor aktiveres under sikker tilstand og holder rumfartøjets interne systemer sikre mod den. strålingen, der kommer fra vores stjerne," siger Lakey.
"Så vi ved, at Solar Orbiter altid vil pege sin 'front' mod solen. Men for at finde ud af, hvilken vej 'op' den er, er vi afhængige af stjernesporere."
Topprioriteten for et rumfartøj i sikker tilstand er at pege sin kommunikationsantenne mod Jorden og genoprette kontakten så hurtigt som muligt.
Stjernesporerne tænder automatisk under sikker tilstand, og rumfartøjet bruger dem til at genkende bestemte mønstre af stjerner. Den kan derefter bestemme sin orientering, og i hvilken retning den skal pege sin antenne for at kommunikere med Jorden.
"Men hvis stjernesporerne ikke låser sig fast på de rigtige stjerner, eller genoprettelsessekvensen afbrydes, før de kan tændes, har Solar Orbiter ingen mulighed for at vide, hvor Jorden er."
Snurrer i kontrol
For at gøre situationen endnu mere udfordrende, i sikker tilstand, kan Solar Orbiter kun bruge sin backup-kommunikationsantenne.
Back-up antennen kan bevæge sig "op og ned" i den ene akse, men ikke "venstre og højre" i den anden. Dette forhindrer en række potentielle komplikationer, men det betyder også, at hele rumfartøjet skal rotere for at pege antennen i bestemte retninger.
Løsningen er "strobing" – hvis Solar Orbiter nogensinde befinder sig i sikker tilstand og ude af stand til at lokalisere Jorden, vil den begynde at rulle rundt om en akse, mens den holder sit varmeskjold rettet sikkert mod solen.
"I strobing-tilstand udsender Solar Orbiter et signal med en speciel 'tone' - et fyrtårn i rummets mørke," siger Lakey.
"Til sidst vil dette signal feje hen over Jorden. Så snart vi opdager det på en af vores jordstationer, kan vi vurdere situationen, finde ud af, hvad der forårsagede den sikre tilstand og udføre vores problemløsning og genopretningsoperationer."
Det er i hvert fald teorien. I løbet af Solar Orbiters fire år i rummet har den aldrig været afhængig af en stroboende genopretning – og den er aldrig blevet testet under flyvning.
Indtil nu.
Holdene på ESOC brugte en nylig periode med lav kommunikationsforsinkelse med Solar Orbiter til at teste, om de er klar til at håndtere en reel genvinding af strobing.
"Vi begyndte at snurre Solar Orbiter rundt og se, om vi kunne opdage fyret fra backup-antennen," siger Lakey. "Vi forudindlæste kommandoer for at vende tilbage til normale operationer, hvis vi ikke kunne opdage det, så der var aldrig nogen risiko for rumfartøjet."
Restitutionstesten var en succes. Holdene bekræftede, at de kunne detektere Solar Orbiters nødbeacon og identificere rumfartøjets status i tilfælde af en sikker tilstand med funktionsfejl i stjernesporere.
Dette er de første vitale skridt i at genvinde kontrollen over rumfartøjet og demonstrerede holdets parathed til dette kritiske, men usandsynlige scenario.
"Vi har også med succes testet vores evne til at kommunikere med satellitten i særligt vanskelige situationer, som når dens eget varmeskjold delvist skjuler antennens udsyn til Jorden."
Dette er blot et af hundredvis af potentielle problemer, som vores teams drømmer om og planlægger for hver dag. ESA's missioner er unikke enestående rumfartøjer:De kan stå over for problemer, som intet andet rumfartøj nogensinde har.
Der er få lignende eksempler at lære af, og få etablerede procedurer at følge. Det er vigtigt at teste vores rumfartøjsgendannelsesoperationer i rummet, og at holdene på Jorden kan øve dem, når de har en god mulighed.
"Vi vil aldrig stoppe med at tænke på nye udfordringer, som vores missioner kan stå over for," siger Lakey. "Eller om, hvordan vi ville overvinde dem."
Leveret af European Space Agency
Varme artikler
-
Kan du få en baby på Mars?Hej skat, der kan gå et stykke tid, før den røde planet bliver din legeplads uden for verden. David Birkbeck/Billedkilde/fStop Images/Getty Images Ved Elon Musks beregninger, mennesker kunne være hur -
XMM-Newton spionerer de første klare røntgenudbrud fra et massivt stjernefyrtårnXMM-Newton-billede af den massive stjerne Rho Ophiuchi A. Kredit:ESA/XMM-Newton; I. Pillitteri. Kredit:INAF–Osservatorio Astronomico di Palermo I 2014 ESAs XMM-Newton opdagede røntgenstråler fra d -
Høst af ressourcer på Mars med plasmaerKuldioxidplasma skabt på Laboratoire de Physique des Plasmas, Ecole Polytechnique i Frankrig og brugt i forskningen i at udnytte og behandle lokale ressourcer til at generere produkter på Mars. Kredit -
MAVEN selfie markerer fire år i kredsløb om MarsIllustration af MAVEN i kredsløb om Mars. Kredit:NASA Goddard Space Flight Center I dag, NASAs Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) rumfartøj fejrer fire år i kredsløb for at studere den
- Spildevandsslam nede på gården
- Nedgang i sprog fører til nedgang i indfødte biologiske viden
- 100 procent biobaseret, gennemsigtig, og termisk stabil polyamid
- Kan østasiatiske monsunforbedringer fremkalde global afkøling?
- Skoleadskillelsen forværres for latinamerikanske børn sammenlignet med en generation siden
- 2017 meteor var en græssende ildkugle