Die erschütternde dreistündige Präsentation des NASA-Kommandos über die Zukunft des Mars-Rover von MAVEN sollte Anfang dieses Jahres die größte Herausforderung des Missionsteams sein. Aber als die Show auf der Erde reibungslos lief, war das Raumschiff selbst Millionen von Kilometern entfernt in ernsthaften Schwierigkeiten.
Als sie an diesem Tag im Februar mit der Leitung der Präsentation fertig war, hatte Shannon Curry kürzlich die leitende Ermittlerin für Muffin Die Aufgabe, ich fühlte mich sicher in der Teamarbeit, die den Fall macht Mars Die Mission sollte noch mindestens drei Jahre dauern, ein Argument, das auf sechs Monaten harter Arbeit des Teams basiert.
Dann klingelte ihr Telefon. „Wir haben endlich die Präsentation beendet, alles neu gestartet und der Projektmanager hat mich sofort angerufen“, sagte Carey gegenüber Space.com. „Jetzt denke ich, er ruft mich an, um zu sagen: ‚Herzlichen Glückwunsch, das hast du gemacht, du machst einen tollen Job‘“, und er sagte: „Wir sind in einer sicheren Position. “
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Der abgesicherte Modus bedeutet, dass das Raumschiff auf ein Problem gestoßen ist, das es nicht alleine lösen kann, also schaltet es alles ab, was es nicht zum Überleben braucht, bis die Ingenieure anfangen. ein Land Die Situation kann bewertet werden. Manchmal ist die Lösung einfach, das kosmische Äquivalent zum Neustart Ihres Internet-Routers.
Aber nicht dieses Mal.
„Das Ereignis im abgesicherten Modus – Katastrophe war sehr mächtig, aber ich meine, wir waren kurz davor, das Raumschiff zu verlieren“, sagte Curry und beschrieb den Vorfall als „extrem gefährlich“ und „beängstigend“. Und als das Team das Ende der sechsmonatigen Missionsverlängerungskampagne feiern wollte, war das Timing knapp. „Es war, als hätte man dir den Wind aus den Segeln genommen. An deinem Geburtstag.“
MAVEN, offiziell bekannt als Martian Atmosphere and Variable Evolution, erreichte 2014 eine Umlaufbahn um den Roten Planeten. Seitdem hat die Raumsonde nicht mehr untersucht Mars-AtmosphäreWie der Name versprach, diente es aber auch als wichtige Relaisstation für die Kommunikation zwischen der NASA und ihren Landern und Raumfahrzeugen, die keine Signale direkt zur Erde zurücksenden können.
Es ist kein Job, den die NASA beenden möchte, und zwar am Ende eines Überprüfungsprozesses, der in einer zermürbenden Präsentation der Agentur gipfelte Autorisieren Sie die Mission Noch drei Jahre weiterarbeiten. Maven hat jedoch mehr als acht Jahre im Weltraum verbracht, viel länger als ursprünglich geplant, und es gibt einen bestimmten Teil, der dem Team Probleme bereitet.
Das Das Raumschiff, das Sie tragen Zwei der sogenannten Trägheitsmesseinheiten oder IMUs: eine Basisversion namens IMU-1 und eine ähnliche Backup-Version namens IMU-2. Unabhängig davon, welche IMU das Raumfahrzeug zu einem bestimmten Zeitpunkt verwendet, ist sie dafür verantwortlich, den MAVEN in der richtigen Position oder in der richtigen Ausrichtung im Weltraum zu halten. (Die Situation ist wichtig: Funktionen wie das Aufladen von Sonnenkollektoren und die Kommunikation mit der Erde können nicht richtig ausgeführt werden, wenn das Raumschiff seine Position verliert.)
Nachdem sich Ende 2017 Sorgen um IMU-1-Probleme gemacht hatten, baute das MAVEN-Team das Raumschiff in seine Backup-Einheit um. Aber Ende letzten Jahres bemerkte das Team, dass sich die IMU-2 im Wesentlichen viel schneller als erwartet verschlechtert hatte. Daher brachte das Team das Raumschiff Anfang Februar wieder in sein ursprüngliches IMU-1-Modul zurück.
Zwei Wochen später, am 22. Februar, am selben Tag, an dem die MAVEN-Missionserweiterung gezeigt wurde, schien das Raumschiff plötzlich nicht in der Lage zu sein, die IMU zu verwenden, um sich richtig zu positionieren.
„Aus verschiedenen Gründen beides [IMU]„Als wir in den abgesicherten Modus kamen, lag das daran, dass einer von ihnen bereits abgestürzt war und der andere sein Leben verlor“, sagte Curry.
Die erste Herausforderung bestand in der Stabilisierung des Raumfahrzeugs, was ein Verfahren erforderte, das Ingenieure Herzschlagbeendigung nennen.
Curry sagte, der Begriff „ist nicht nur für dramatische Effekte gedacht: Es ist im Grunde so, als würde man ein Seil von einer Wand reißen.“ „Das Raumschiff hat den Hauptcomputer an Bord neu gestartet, und als das nicht funktionierte, musste es auf den Backup-Computer umschalten, und wir haben den Backup-Computer vorher nicht verwendet.“
Mehr als eine Stunde, nachdem das Raumschiff versucht hatte, IMU-1 wiederzubeleben, fand ein Computerwechsel statt, der auch MAVEN in IMU-2 platzierte. Und das nicht in einem frühen Moment: Der Fokus des Raumfahrzeugs auf die Sonne beginnt zu driften, eine existenzielle Bedrohung für sich.
Aber selbst nachdem das Maven-Team die dringendsten Probleme angegangen war, blieb die Situation ernst, da das Team wusste, dass der Einsatz von IMU-2 zu einer Katastrophe führen würde. „Wir haben noch eine IMU übrig und wir haben nicht viel Zeit dafür. Absolut“, sagte Carey. „Wir haben uns aus dem abgesicherten Modus erholt, danach waren wir immer noch in sehr heißem Wasser.“
Ein Rennen mit Stars
Also begann das Team mit der Entwicklung dessen, was Raumfahrzeugmanager einen „All-Star-Modus“ nennen. In diesem Modus kann das Raumfahrzeug seine Position durch Abgleich bestimmen Sterne Siehe mit seiner inneren Karte des Universums. Es ist nicht ganz so genau wie die Verwendung von IMU, aber es hat eine begrenzte Lebensdauer. Leider braucht der All-Star-Modus Zeit, um sich zu entwickeln. Das Maven-Team hatte beabsichtigt, diese Arbeit später in diesem Jahr durchzuführen. „Wir haben den Oktober tatsächlich als ‚nur für den Fall‘ markiert, weil wir dachten, wir machen unsere zusätzlichen Hausaufgaben“, sagte Carey.
Das Raumschiff hatte andere Ideen. Nachdem MAVEN bei IMU-2 stabilisiert war, bemühte sich das Team, den All-Star-Modus so schnell wie möglich zu entwickeln und den Prozess rechtzeitig abzuschließen, um am 19. April, nur zwei Monate nach Beginn der Krise, relevante Befehle an das Raumschiff zu senden.
Etwa einen Monat nach der Durchführung der All-Stars begann das MAVEN-Team nach und nach mit dem Betrieb und der Überprüfung der Instrumente, obwohl das Raumschiff die ganze Zeit auf die Erde gerichtet bleiben musste, was die wissenschaftlichen Möglichkeiten der Mission einschränkte.
Curry bedauert insbesondere den Datenverlust von MAVENs Instrument für extremes Ultraviolett, das absolut nicht beobachtbar ist, wenn das Raumschiff zur Erde fliegt. Unter anderem kann dieses Gerät bestimmte Arten von UV- und Röntgenstrahlen messen, die von emittiert werden Die Sonne Wenn es den roten Planeten erreicht.
Und während sich MAVEN erholte, erzeugte die Sonne mehrere große Eruptionen, die das Raumschiff verfehlte. “Das ist ein echter Kicker”, sagte sie. „Zwei Fackeln der Klasse X breiteten sich über den Mars aus und kollidierten mit ihm, und nur MAVEN wäre in der Lage gewesen, sie zu beobachten und hätte es nicht können.“
Die langsame Rückkehr zum vollen Betrieb bedeutet auch, dass MAVEN einen weiteren Monat damit verbrachte, nicht als Relaissatellit für die Lander Insight, Curiosity und Perseverance, die drei NASA-Roboter, die derzeit auf dem Mars aktiv sind, zu dienen. Obwohl auch andere Satelliten an dieser Arbeit beteiligt sind, trägt MAVEN eine der größten Lasten. Ein dreimonatiger Ausfall des Raumfahrzeugs bedeutet also nicht nur weniger Wissenschaft von MAVEN, sondern auch weniger Wissenschaft vom Mars im Allgemeinen.
„Es war wirklich hart für all die oberflächlichen Vermögenswerte“, sagte Curry. Und wiederum war die Rettung mehr als nur Maven selbst. “Es ging nicht nur darum, sicherzustellen, dass wir unser Raumschiff gerettet haben. Es stellte allgemein eine Menge Daten über den Mars zur Verfügung.”
zurück an die Arbeit
Nach mehr als drei Monaten ohne Geschäftstätigkeit kehrte Maven laut Zeitung A am Samstag (28. Mai) endlich zum normalen Betrieb zurück. Aussage Vom Boulder Laboratory of Atmospheric and Space Physics der University of Colorado, wo die Mission ihren Sitz hat. Aber diese Leistung bedeutet nicht, dass die Arbeit des Raumfahrzeugteams beendet ist.
Während der All-Star-Modus die Arbeit für den normalen Betrieb erledigen kann, ist er nicht genau genug, um MAVEN sicher durch seine empfindlichsten Manöver zu begleiten, und das Raumschiff hat immer noch ein wenig kostbare Zeit auf seinen IMUs.
“Wir müssen diesen Sommer und die nächsten ein oder zwei Jahre damit verbringen, sehr clevere Wege zu finden, um die Verwendung von IMU zu beenden, wenn wir es normalerweise tun”, sagte Carey. „Wenn wir nichts tun, werden wir es in den nächsten 10 Jahren nicht erreichen.“ (Eine kürzliche Missionsverlängerung deutet darauf hin, dass das Raumschiff bis 2025 läuft, aber die NASA hat gesagt, dass sie die Relaisfähigkeit von MAVEN während ihrer geplanten Mars Sample Return-Missionskampagne nutzen will, die ist Aktuell zielgerichtet Lieferung zur Erde im Jahr 2033.)
Carey ist zuversichtlich, dass das Maven-Team auch diese Herausforderung annehmen kann. „Wenn Sie plötzlich mit dieser existenziellen Bedrohung konfrontiert werden, indem Sie offen sagen: ‚Finden Sie es heraus, oder Sie werden das Raumschiff verlieren‘, finden die Leute es heraus. Wir haben also einen Weg nach vorne, wir haben eine Reihe von Ideen dazu Beginnen Sie mit dem Testen.” „Ist alles geregelt? Nein. Es würde viel Arbeit erfordern, einige clevere Wege zu finden, dies zu tun. Aber andererseits ist dies ein sehr kreatives und sehr kluges Team.“
In der Zwischenzeit, jetzt, da MAVEN zu normalen Prozessen zurückgekehrt ist, gibt es in Bezug auf die Marsatmosphäre wertvolle Forschungsarbeiten zu erledigen. Curry freut sich insbesondere auf die kommenden Daten, die zeigen werden, wie die Atmosphäre auf die erhöhte Aktivität der Sonne reagiert. Die Aktivität der Sonne schwankt über 11 Jahre Sonnenzykluswobei der Stern jetzt aufgeht, von dem Wissenschaftler erwarten, dass er seinen Höhepunkt um das Jahr 2025 erreichen wird.
„Der Sonnenzyklus bewegt sich erst jetzt und wir sind immer noch mindestens 18 Monate von der Spitze entfernt, also könnten wir nicht aufgeregter sein, wieder voll an die Arbeit zu gehen“, sagte Curry.
Das Sonnenmaximum von 2025 ist besonders interessant, weil Wissenschaftler erwarten, dass es mit dem nächsten gefährlichen für den Roten Planeten zusammenfällt. Staubsturmsaison. Während des Sommers auf der Südhalbkugel können die Wetterbedingungen Staubstürme verursachen, die so groß sind, dass einige den gesamten Planeten betreffen. Es ist jetzt Staubsturmsaison auf dem Mars und MAVEN hat auch frühere Saisons gesehen, aber die Ausrichtung der Zyklen erhöht den Einsatz.
„Maven wird die extremsten Bedingungen aller Zeiten beobachten, weil es Staub geben wird, also ist es ein Treiber von unten, und dann intensive Sonnenaktivität als Treiber von oben“, sagte Curry über die erstaunliche Gelegenheit im Jahr 2025. “Wir wollen einfach darauf zurückkommen.”
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