Tres hores per estalviar Integral

Com a resultat del gir de la nau espacial, les dades només arribaven al control del sòl de forma irregular i les bateries es descarregaven ràpidament. Amb només poques hores de poder, semblava possible que es perdés la missió de 19 anys.

L’equip integral de control de vol, juntament amb els equips de dinàmica de vol i estacions terrestres de l’ESA ESOC control de missió, equips a ESAC i Airbus Defence & Space, posat a treballar. Amb un pensament ràpid i solucions enginyoses, van trobar el problema i van rescatar la missió.

Què hi ha a la Terra?

Un trastorn d’un esdeveniment únic (SEU) es produeix quan una partícula carregada colpeja una part sensible de l’equip elèctric, provocant un “canvi d’estat” únic que altera el seu funcionament. Aquestes partícules “ionitzades” carregades sovint provenen del Sol quan expulsa matèria i energia durant els brots solars o les expulsions de massa coronal.

“No crec que el SEU en aquesta ocasió el causés la nostra estrella local, de tant en tant malhumorada. Aquesta vaga es va produir un dia en què no es va observar cap activitat meteorològica espacial rellevant “, explica Juha-Pekka Luntama, cap de l’ESA Temps espacial.

“Basant-nos en una discussió amb els nostres col·legues de l’equip de control de vol, sembla que l’anomalia va ser provocada per partícules carregades atrapades als cinturons de radiació al voltant de la Terra”.

El Cinturons de radiació Van Allen són dues regions en forma de bunyol que envolten la Terra, on les partícules carregades energètiques queden atrapades dins del camp magnètic de la Terra. Les seves propietats varien segons activitat solar i representen un perill per als satèl·lits i els humans a l’espai que els travessen. Com que el punt més baix de l’òrbita d’Integral es troba ara a només 1500 km de la superfície de la Terra, la sonda passa a través de tots dos cinturons de radiació a la seva òrbita.

“Darmstadt, tenim un problema”

Integral utilitza “rodes de reacció” – rodes que emmagatzemen energia mentre giren – per controlar subtilment la direcció que apunta la nau espacial sense necessitat de propulsors.

De sobte, una d’aquestes rodes de reacció es va aturar i, a causa de la llei de conservació de l’energia, aquesta força de gir anterior a la roda va haver d’anar cap a un altre lloc: tota la nau espacial. La sonda va començar a girar, provocant un mode d’actitud segura d’emergència que, malauradament, a causa d’un fracàs previ, ja no era fiable i no va aconseguir estabilitzar la missió.

La roda de reacció va ser reactivada per equips a terra, però la nau va continuar girant a una velocitat mitjana d’uns 17 graus per minut (aproximadament una rotació cada 21 minuts), a més de trontollar imprevisiblement sobre els seus eixos. Pot ser que això no sembli gaire, però la nau espacial girava cinc vegades el màxim quan estava controlada.

“Les dades que provenien d’Integral eren desordenades, i arribaven per períodes curts a causa de la seva rotació. Això va dificultar encara més l’anàlisi ”, explica Richard Southworth, gerent d’operacions de la missió.

“Les bateries es descarregaven, ja que només hi havia períodes curts de càrrega quan els panells donaven breument al Sol”.

El primer repte va ser disminuir el consum energètic d’Integral per guanyar més temps. Les primeres estimacions de la càrrega restant abans de l’apagada i la pèrdua del satèl·lit van ser de només tres hores. Pas a pas, en apagar diversos instruments i components no crítics, això va augmentar a més de sis hores. Pas següent: atureu el gir.

Amb el suport d’experts de la indústria, l’equip d’ESOC va analitzar l’estat de les rodes de reacció, amb una sèrie d’ordres per canviar la seva velocitat i frenar el satèl·lit que girava. A la tarda, les ordres van ser enviades i van mostrar immediatament l’èxit, però van passar altres tres llargues hores abans que el satèl·lit estigués totalment controlat i fora de perill immediat.

Moment ‘Apollo 13’ d’Integral

“Tothom va respirar alleujat. Això va ser molt proper, i ens va sentir un gran alleujament treure la nau espacial d’aquesta experiència de “gairebé la mort” ”, recorda Andreas Rudolph, cap de la divisió de missions astronòmiques del departament d’operacions de missió d’ESOC.

“La majoria de l’equip de control treballava des de casa en aquest moment; jo seguia les operacions des del tren! – i va treballar fins a les quatre de la matinada per aconseguir que la nau estigués totalment estable, de nou en posició i mirant cap al Sol per recarregar les bateries. “

Malauradament, poques hores després, quan l’equip es tornava a reunir per discutir els passos següents, la nau va començar a girar de nou, girant de nou les seves rodes de reacció a gran velocitat. La raó d’això encara no s’entén del tot, però es creu que està associada a una “ocultació de rastrejador d’estrelles” o “encegament” que els sistemes de control del satèl·lit no gestionaven correctament, efectivament quan la Terra s’interposa en la visió de la nau espacial. les estrelles, que fa servir per orientar-se.

L’equip va repetir els passos dels dies anteriors per estabilitzar la nau espacial i tornar a la posició assenyalada pel Sol, aquesta vegada sense obstaculitzar els rastrejadors d’estrelles. La recuperació va trigar un parell d’hores a practicar les lliçons apreses des de la primera vegada.

Integral s’ha mantingut sota control i, a partir del 27 de setembre, tots els sistemes tornen a estar en línia. Des de l’1 d’octubre, després d’un ampli pagament, els seus instruments tornen a observar l’univers d’alta energia.

Un dels primers objectius d’Integral serà observar estrelles massives a la regió d’Orió i estudiar l’impacte sobre el seu entorn quan passen a supernova.

“També tornem a les observacions sobre el” objectiu de l’oportunitat “, el que significa que Integral torna a reaccionar ràpidament per estudiar esdeveniments explosius inesperats a l’Univers”, diu Erik Kuulkers, científic del projecte de l’ESA per a Integral.

Un problema d’empenta

No és la primera vegada que aquesta missió de gairebé 20 anys dóna a l’equip de control del centre d’operacions ESOC de l’ESA un ensurt. L’any passat, Integral va disparar els seus propulsors possiblement per l’última vegada prevista, després d’una fallada en el seu sistema de propulsió.

És aquest sistema de propulsió deficient el que va significar que una manera segura de rectificació normalment fos ineficaç en aquesta ocasió. Amb el mode desactivat, l’equip de control està treballant en una nova seqüència de rescat automàtica que hauria d’imitar moltes de les operacions realitzades després d’aquesta anomalia, però molt més ràpidament.

Quan el sistema de propulsió va fallar, l’equip es va adonar que haurien d’aprendre a maniobrar el satèl·lit de quatre tones utilitzant les seves rodes de reacció altament sensibles, per abocar energia en períodes regulars i contrarestar les forces de la nau espacial, inclosa la suau empenta de la llum del Sol. . Era una solució que no s’havia provat mai.

“Al principi no creia que fos possible. Vam consultar amb els nostres companys de dinàmica de vol i la teoria indicava que funcionaria. Després de fer una simulació, la vam provar a la nau espacial. Va funcionar “, explica Richard.

“Gràcies al nostre equip ràpid i a l’ajut d’experts de tota la indústria, Integral continua vivint. Amb gairebé dues dècades d’antiguitat, supera amb escreix les expectatives del que es pretenia ser una missió de cinc anys ”.

Escolteu com Richard explica la història del rescat i actualització anteriors d’Integral i de l’increïble treball en equip que va salvar la missió, a l’últim episodi del L’ESA explora el podcast d’operacions espacials.