26. marta prošle godine Japanska kosmička agencija JAXA je izgubila kontakt sa svojom opservatorijom „Hitomi“ (ASTRO-H). Ubrzo potom, astronomi-amateri širom sveta su potvrdili da se rendgenski teleskop raspao u orbiti. Misija je nenadano završena samo mesec dana pošto je lansirana. U to vreme se pojavilo nekoliko hipoteza o uzroku havarije, ali nakon Jaxine zvanične istrage saznali smo tačno šta je bio uzrok.
JAXA je 17. februara 2016. u 07:45 po našem vremenu lansirala raketu „H-IIA“ (H2A 202, misija F30) sa lansirne rampe LP-1 Lansirnog centra Yoshinobu u Tenagashimi, sa rendgenskom opservatorijom „Hitomi“. Početna orbita je imala dimenzije 565×580 km i nagib 31°. Zajedno sa „Hitomi“ odletela su u orbitu i 3 mala satelita (50+50+10 kg). Bilo je to 30. lansiranje rakete „H-IIA“.
„Hitomi“ (jap. ひとみ; na našem je to „učenik“), pre lansiranja poznat pod oznakom ASTRO-H, ili „NeXT“ (New X-ray Telescope), bio je teleskop težak 2.700 kg, koji je JAXA napravila u saradnji sa Nasom. Trebalo je da studira fenomene u univerzumu u energetskom rasponu od 0,3 do 600 keV sa do tada neviđenom osetljivošću. „Hitomi“ je nosio 4 rendgenska teleskopa i 4 tipa instrumenata. Njihova prostorna rezolucija nije bila kao kod Nasinog teleskopa „Chandra“, ali zato spektralna jeste.
„Hitomi“ (ASTRO-H) i njegovi instrumenti.
Dva teleskopa „mekih“ rendgenskih zrakova (SXT-S i SXT-I) imala su po 45 cm u prečniku i žižinu daljinu od 5,6 metara, i bila su napravljena od 200 koncentričnih aluminijumskih struktura. Teleskopi su „hranili“ dva instrumenta: SXS (Soft X-ray Spectrometer) i SXI (Soft Ray Imager). SXS je bio glavni instrument iako je imao samo 36 piksela. Proizvela ga je NASA a senzor mu je bio hlađen tečnim helijumom na neverovatnih 50 milikelvina iznad apsolutne nule. SXI je bila rendgenska kamera koja je radila na -120° C.
Druga dva teleskopa (HXT) bila su za „tvrde“ zrake, imala su prečnik po 45 cm i žižinu daljinu od 12 metara
Jedan od SXT optičkih teleskopa.
Instrumenti ASTRO-H.
Malo ko zna da je „Hitomi“ predstavljao čak šestu japansku kosmičku rendgensku opservatoriju, najveću i najosetljiviju do tada. Njena vrednost je bila preko \(280 miliona.
Japanske rendgenske kosmičke opservatorije.
Mesec dana po padu opservatorije, JAXA je konstaovala da je za gubitak kriva kombinacija tehničkih problema i ljudske greške. Sve je počelo 25. februara, 11 dana nakon lansiranja, kada je jedan tehničar zaboravio da obriše nekoliko pogrešnih naredbi (znakove za „minus“) iz novog softvera koji je trebalo da bude poslat u računar teleskopa. Taj softver je trebalo da kontroliše opservatoriju nakon što se otvore teleskopi u orbiti, manevar koji je dovodio do promene težišta i momenta inercije letilice. Uprkos značaju softvera, na njemu je radio tehničar koji nije imao iskustva sa sličnim procedurama a radio je za kompaniju koja je honorarno sarađivala sa Jaxom. Negativne vrednosti u matrici su se odnosile na broj i jačinu impulsa trastera na satelitu.
Efekat pogrešnog predznaka u matrici za kontrolu rada trastera.
Da nesreća bude veća, provere softvera nisu detektovale nikakvu grešku i podaci su prosleđeni „Hitomiju“ 28.februara. Ni privatna firma ni JAXA nisu upotrebili simulator radi testiranja programskih anomalija. Problem nije bio registrovan ni tokom leta jer su trasteri trebali da budu korišćeni jedino u slučaju iznenadnih manevara ili neke opasnosti. Za fina pomeranja teleskopa rutinski su korišćeni žiroskopi (četiri jedinice), kojima je dirigovao sistem za kontrolu položaja i orijentacije. Taj sistem je koristio dva solarna senzora i jedan merač inercije da bi izmerio položaj i ugaonu brzinu satelita. Solarni senzori su mnogo precizniji od inercione referentne jedinice, ali je brzina njihovog obnavljanja vrlo mala, što je teralo satelit da se većinu vremena tokom izvođenja manevara oslanja na inercionu jedinicu. Neslaganja nisu bila bitna dokle god su podaci stelarnih senzora mogli da se koriste za korigovanje neslaganja u proceni položaja i brzine koji su dobijani od inercione jedinice.
Sistem za kontrolu položja i orijentaciju teleskopa.
25. marta u 17:01 po našem vremenu „Hitomi“ je započeo pripreme za promenu položaja. Teleskop je trebalo da prestane sa posmatranjem Rakove magline – poznate po svom centralnom milisekundnom pulsaru – da bi se okrenuo ka kvazaru Markarian 205. Iznenada, u 18:10 jedan od zvezdanih senzora je prestao da šalje validne informacije jer se u njegovom vidnom poju nije nalazila nijedna dovoljno sjajna zvezda. Drugi senzor nije bio od koristi jer su konstruktori „Hitomija“ odlučili – očigledno pogrešno – da ako jedan senzor ne daje validne informacije da se i drugi isključi i da se sav oslonac baci na inercionu jedinicu. Sada je čitav sistem za kontrolu položaja zavisio samo od neprecizne inercione jedinice „IMU7200“. Kao rezultat, „Hitomijev“ računar je poverovao da mu se brod okreće oko Z-ose brzinom od 21,7° na sat, iako je ovaj ustvari mirovao. U 18:14 zvezdani senzor je poslao podatak o položaju, ali je računar odlučio da ga ignoriše jer je video da je neslaganje sa pozicijom koju mu sugeriše inerciona jedinica veća od 1°. Nije uzeta u obzir ni informacija solarnog senzora jer je ovaj imao preusko vidno polje i nije mogao da „nađe“ Sunce – još jedna odluka konstruktora koja je zakucala misiju.
Razlika u položaju satelita u normalnom režimu i tokom anomalije.
Na temelju pogrešnih informacija, računar je brže-bolje naredio žiroskopima kontra-akciju nepostojećoj rotaciji, tako da je „Hitomi“ počeo da spinuje, ovog puta stvarno i u suprotnom smeru. Očito da fantomska rotacija nije prestala, tako da su ubrzo žiroskopi došli do svojih operativnih granica, pa je u 23:52 sistem kontrole za slučaj abnormalnosti aktivirao hidrazinske motore (trastere) pokušavajući da stabilizuje aparat i orijentiše solarne panele ka Suncu. Taj sistem je mogao da spasi misiju, ali na nesreću pomenuta greška u softveru je učinila da on samo pogorša stvar umesto da je reši. Konačno, i kao posledica čitavog niza grešaka, „Hitomi“ se raspao u orbiti kada je brzina rotacije prešla kritičan nivo (jednom u 5 sekundi). Američki vojni radari centra JSpOC javili su da su registrovali 11 delova a da najveći ima oko 10 metara u prečniku.
Kao što smo videli, „Hitomi“ je izgubljen zbog lošeg rukovođenja koje nije uspelo da ispravi ljudsku grešku, laku za izbegavanje (i predvidivu). Zato su uporni Japanci, samo 3 meseca od havarije, najavili da će do 2020. lansirati drugi „Hitomi“ – tj. ASTRO-H2. Za to će Japanu ponovo trebati podrška Nase, jer ne treba da zaboravimo da je glavni instrument na „Hitomiju“ bio „soft“ spektrometar SXS[1]. SXS, vlasništvo Nasinog Godardovog centra, koristilo je „mikrokalorimetrijsku“ tehniku i imalo revolucionarnu spektralnu rezoluciju. Zapravo, pre nego što se raspao, „Hitomi“ je uspeo da izmeri brzinu intergalaktičkog gasa u galaktičkom jatu Perseja i utvrdi građu gasovitog mehura koji se formira oko centralne crne rupe u galaksiji NGC 1275, otkriće koje je zaslužilo da bude objavljeno u prestižnom časopisu „Nature“. Zato ne čudi što se i Nasa oglasila da je spremna da napravi joiš jedan instrument, koji bi koštao između 70 i 90 miliona dolara. To je već serijska proizvodnja, jer su prva dva izgubljena i japanskim misijama ASTRO-E i ASTRO-E2 („Suzaku“), ako je računamo misiju AXAF-S, koja je bila otkazana pre nego što je ponela originalni SXS u orbitu. Nadajmo se da će budući ASTRO-H2 biti oslobođen „prokletsta SXS“.
Desno, spektra gasova galaktičkog jata Perseja izmeren uz pomoć „Hitomijevog“ instrumenta SXS. Sliku levo je načinio Nasin teleskop „Chandra“.
Kontejner sa tečnim helijumom za hlađenje i instrumentom SXS.
Reference:
- Http://global.jaxa.jp/projects/sat/astro_h/files/topics_20160524.pdf
- Http://www.jaxa.jp/press/2016/07/files/20160714_hitomi_01_j.pdf
[1] Samo za njega NASA je potrošila \)54,9 miliona, a planirali su da u čitavu tu misiju ulože $130 miliona, u šta bi spadala podrška na orbiti, naučne aktivnosti, razvoj hardvera, i sl.
Interesantno je da je ranija verzija spektrometra SXS već bila lansirana na japanskim rendgenskim misijana 2000. i 2005, ali je prva eksplodirala prilikom lansiranja, a druga posle par nedelja ostala bez tečnog helijuma pre nego što su posmatranja početa, tako da je satelit ostao beskoristan.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
