Astronautika: misije

Šta bi ti uradio da si NASA, da imaš sondu koja je za 36 godina prevalila 50 milijardi km, obavila sve moguće i nemoguće zadatke, još ima goriva a posle dugo vremena ponovo se približava Zemlji? Zabio je u Mesec ili Severnu Koreju? Poklonio je privatnicima? Ako i dalje nemaš ideju, pročitaj šta je uradila prava NASA.

Upravo sam ovih dana za potrebe AM završio redizajn jednog mog starog teksta iz 2009. godine. Radilo se o tzv. Halejevoj armadi”, grupi međunarodnih sondi koja je 1986. godine izvela ekspediciju na nadolazeću Halejevu kometu. Iako je akcenat moje priče bio bačen na sovjetske sonde tipa “VEGA”, podsetio sam se i ostalih heroja: japanskih “Suisei” i “Sakigake”, zapadnoevropskog “Giotta” i američke ISEE-3, kasnije preimenovane u ICE – “International Cometary Explorer”.

Loptasti lenderi sovjetskih “VEGA” završili su na Veneri, dok su noseće platforme odletele na rendevu sa Halejevom kometom. One su i posle toga nastavile naučne aktivnosti, jer su produžile da studiraju meteorske potoke kometâ72P/Denning–Fujikawa, 3D/Bielai D/1891 W1 Blanpain. Poslednja razmenjena telemetrije sa „VEGOM 1“ bila je krajem 1987. godine, i tada je javljeno da su sve rezerve azota u kontejnerima ispražnjene do kraja. „VEGA 2“ je radila nešto duže; poslednja seansa u kojoj je letilica reagovala na komande obavljena je marta 1987. godine. Obe “VEGE” su danas mrtve i nalaze se na udaljenim heliocentričnim orbitama.

Posle primarne misije na Haleja, Japanci su 1987. odlučili da ožive “Suisei” (“Kometa”) i iskoriste je za posetu još jednoj kometi, za šta je bilo potrebno ubrzati je i promeniti nagib putanje proletom pored Zemlje. Tokom 5 dana izvršeno je 15 paljenja hidrazinskih trastera (snage svega 300 grama!) što je u potpunosti ispraznilo rezervoare goriva, ne dozvolivši korektno izvođenje manevra– telemetrija je pokazala da je letilica, umesto na visini od 60.000 km proletela na 900.000 km od Zemlje. Pošto je sonda postala neupotrebljiva, planovi da se tokom 1998. susretne sa dve komete otkazani su. Druga japanska sonda[1], “Sakigake” (“Pionir”) takođe je trebala da se 1998. sretne sa jednom od kometa, ali je misija otkazana takođe zbog manjka goriva. Iako je telemetrijski kontakt prekinut krajem 1995, signal koji je govorio da je sonda živa stizao je sve do početka 1999. godine. Obe ove sonde su mi bile toliko zanimljive, da sam prošle godine o njima napisao vrlo zanimljivu priču: “Japanski napad na Halejevu kometu.

Evropski “Giotto” – rekorder, jer je prišao Halejevoj kometi na samo 600 km – doživeo je seriju kvarova. Čestice komete su ga tako snažno pogađale da su u roku od samo pola sata zarotirale aparat tako da glavna antena više nije bila okrenuta ka Zemlji, i što je važnije, štit više nije bio orijentisan tako da štiti glavne instrumente od čestica kometne prašine. Uskoro je bila uništena i kolor-kamera, koja je ipak uspela da prethodno pošalje fenomenalne slike na Zemlju. Svi naučni instrumenti su bili isključeni odmah sutradan po poseti kometi, a sonda je ponovo probuđena tek 1990. godine. cilj je bio da proleti pored Zemlje i usmeri se ka kometi 26P/Grigg–Skjellerup. Dve godine kasnije, “Giotto” je proleteo na samo 200 km od nje[2], a onda je sonda posle samo 3 nedelje rada ponovo uspavana. Sonda je trebela da proleti pored Zemlje 1999, ali se nije odazivala na komande. Bila je to prva letilica koja je posetila dve komete.

Poslednji član originalne “Armade” bila je američka sonda ISEE-3, poznata pre lansiranja i kao ISEE-C, odn. “Explorer 59”. I to je bilo jedno čudo od letilice, te sam joj posvetio poseban tekst, koji svakako vredi pročitati. Ukratko, bila je to jedna od tri skoro identične sonde lansirane u okviru međunarodnog programa za proučavanje dinamičkog međudejstva Zemljinog magnetnog polja i solarnog vetra. Poletela je 1978. godine i ubrzo postavljena u tzv. halo orbitu[3] oko Lagranžove tačke L1 sistema Sunce–Zemlja, udaljenu oko 240 Zemljinih poluprečnika (~1,5 miliona km) od Zemlje u pravcu Sunca. Bio je to prvi veštački satelit postavljen u tzv. „libracionu tačku”, čime je dokazano da je takva ravnoteža između dva gravitaciona polja moguća. Pošto nikada ranije nije izvedena nijedna misija vezana za tačke libracije, letilica je ponela mnogo više goriva nego što su teorijski modeli zahtevali, što će se kasnije pokazati kao odlučujuće za njenu dalju sudbinu.

1

ISEE–3 je bio 16–ugaonog valjkastog oblika, prečnika 1,77 m i visine 1,58 m. Na lansiranju je bio težak 479 kg (89 kg hidrazina), a solarni paneli su davali oko 173 W struje. Uočljiva su dva bočna krana dužine 3 m za magnetometar i senzore talasa plazme, kao i žičane antene dužine 49 m za proučavanje plazmenih i radio talasa. „Bus“ je nosio 2 solarna senzora za kontrolu položaja satelita preciznosti ~ 0,1º. Takođe je postojao i hidrazinski pogonski sistem za manevrisanje koji je činilo 12 trastera. Oni su obezbeđivali rotacionu stabilizaciju okrećući sondu oko ose u ravni ekliptike brzinom od oko 20 rotacija u minutu. Time je održavana dobra orijentacija solarnih panela ka Suncu, kao i određenih naučnih instrumenata.

Obavivši svoje primarne zadatke[4], NASA je odlučila da sondi dâ novo zaduženje: da proučava komete. Zato je 1983. izvršena serija od 5 proletanja pored Meseca i uz pomoć njegove gravitacije i čak 15 propulzivnih manevara sonda je usmerena ka maloj kometi 21P/Giacobini-Zinner(prečnik samo 2 km). Letilica je preimenovana u ICE („International Cometary Explorer“).

Po obavljenom zadatku, ISEE-3/ICE je okrenuta ka novoj meti – Halejevoj kometi. U martu 1986. proletela je između Sunca i komete, postavši tako prva sonda koja je direktno proučavala dve komete. Najviše što se približila jezgru bilo je oko 28 miliona km, što i nije bio neki uspeh, obzirom da je prethodni put kada je kometa posetila Sunčev sistem 1910. godine ona proletela na 20,8 miilona km od Zemlje. Nakon toga, sonda je „uspavana“. Od januara 1990. godine ISE se nalazila u 355–dnevnoj heliocentričnoj orbiti, sa afelom od 1,03 AJ, perihelom od 0,93 AJ i nagibom prema ekliptici od 0,1°.

Ipak, poučena ranijim iskustvima, NASA je većinu sistema ostavila da rade, uključujući dva radio-prijemnika, za slučaj da poželi da aktivira letilicu kada ponovo stigne u blizinu Zemlje.

2

Jeste nebeska mehanika komplikovana nauka, ali čik da neko pronađe zamršeniju trajektoriju neke letilice!

A onda su menadžeri Nase još jednom doneli odluku da produži misiju ICE, te su 1991. nastavili da uz pomoć ove sonde istražuju izbacivanje mlazova koronalne mase i kosmičkog zračenja, uskladilvši svoja osmatranja sa evroameričkom solarnom sondom Ulysses“. Ipak, 5. maja 1997. godine NASA konačno prekida ICE misiju, naredivši njenu deaktivaciju, ostavljajućijedino noseći radio-signaluključenim[5]. Još jednom, NASA je na kratko 1999. stupila u vezu sa letilicom, konstatujući samo da je u dobrom stanju.[6]

U septembru 2008, Amerikanci su uz pomoć privatne aeronautičke kompanije „KinetX Inc.“uspešno locirali i reaktivirali ICE koristeći zemaljsku mrežu za kosmičku komunikaciju (DSN). Proverom statusa je otkriveno da od 13 eksperimenata samo jedan ne funkcioniše[7], te da ima goriva još za delta-Vod 150 m/s[8]. Sve do nedavno, Nasini naučnici, uključujući i tim kojim rukovodi dr Robert W. Farquhar[9], razmatrali su nekoliko opcija vezanih za budućnost ICE, uključujući i njegovo preusmeravanje ka nekoj sledećoj kometi 2017. ili 2018. godine. Razmatrana je čak i potpuno drugačija misija: da se sonda pošalje u međuzvezdani prostor a onda okrene ponovo ka Zemlji, gde bi stigla tokom pete decenije ovog veka. Iako je i dalje bila u kosmosu, NASA ju je zaveštala Smitsonijanovom muzeju.

3k

Kratak klip o misiji ISEE-3/ICE.

Ima li života posle smrti? Ako sve ovo gorenavedeno shvatiš kao bogatu biografiju jedne letilice i epohe, ali i kao uvod u jednu potpuno novu priču, onda nastavi da čitaš njen nastavak.

Počinje Part Two!

Otprilike baš u vreme kada je interesovanje Nase za ICE počelo da jenjava, jedna grupa inženjera, programera i naučnika došla je na ideju da razmotri mogućnost ponovnog reaktiviranja sonde i sprovođenje još nekog zadatka vezanog za komete.

U proleće 2014. godine, grupa je zvanično objavila da je zainteresovana da „oživi“ letilicu, a planu dadoše naziv „ISEE-3 Reboot Project“[10]. Kako su naglašavali, cilj im je da kontaktiraju sondu, narede joj da aktivira motore i uđe u orbitu blisku Zemljinoj, te potom krene ka nekoj pristižućoj kometi. Podvlačeno je da će svi podaci sa nove misije bili dostupni svima putem društvenih mreža.

15. maja prošle godine, projekat je preko RocketHuba[11] sakupio ciljanu donaciju[12] od $125.000, za koju se očekivalo da će pokriti troškove za pisanje softvera za komunikaciju sa sondom, pretragu Nasinih arhiva za informacijama potrebnim za kontrolu letilice, i kupovinu vremena na mreži komunikacionih antena. Uskoro su donacije običnih građana, ali i poznatih naučnika, sportista i estrade, prosečno ispod $50, donele skoro $150.000, a potom i $159.602[13].

4

Satelit ISEE-3 u „čistoj sobi“ pred lansiranje pre 37 godina. Mnogi stručnjaci koji će kasnije raditi na njegovom oživljavanju nisu bili ni rođeni kada je on lansiran.

5

Solarne ćelije na ISEE-3 su posle 36 godina bile u mnogo boljem stanju nego što se iko u Nasi nadao.U agenciji su izjavili da će to otkriće itekako značiti za dizajn budućih letilica.

6

Amblem najnovije misije koju je pokrenula privatna inicijativa.

6b

Noseći signal koji su 1. i 2. marta 2014. uhvatili radioamateri tima AMSAT-DL pomoću 20-metarske antene u Nemačkoj. Posle decenija provedenih u kosmosu, ekeltronika na brodu je ipak radila.

Članovi projekta su imali kratak rok: ako su želeli da satelit promeni putanju i vrati se u upotrebljivu “halo” orbitu u Zemlja-Sunce Lagranžovoj tački L1, morao je da do kraja maja ili početka juna 2014, ili najkasnije do jula (uz korišćenje više goriva), iskoristi Mesec za gravitacioni manevar.

Međutim, stvari su se iskomplikovale. Početkom 2014, rukovodstvo Goddardovog kosmičkog centra je izjavilo da je oprema na DSN mreži, neophodna za slanje signala ka satelitu, demontirana još 1999. godine, te da bi njeno ponovno postavljanje koštalo milione. Ali učesnici projekta su uspeli da pronađu dokumentaciju o originalnoj opremi i simuliraju složenu elektroniku za modulaciju i demodulaciju[14] signala[15], koristeći tefnike softverski definisanog radia (SDR[16]) i open-source programa iz projekta GNU Radio. Nabavivši neophodnu opremu, jeftini SDR radio predajnik-prijemnik i pojačavač signala, otišli su 19. maja 2014. do portorikanske radio-antene opservatorije Arecibo[17] i tamo instalirali opremu. Ideja je bila da se odmah po uspostavljanju kontrole nad satelitom prebace na 21-metarsku antenu univerziteta u Kentakiju. Kao pomoćna, trebalo je da posluži 20-metarska antena nemačke Bochumske opservatorije.

7 

Oprema za lov na ISEE-3 na najvećem teleskopu na svetu Arecibo.

8

Članovi tima koji su postali zaduženi za prvi satelit koji je NASA ustupila privatnicima.

Pogledaj ovaj klipić

9

Posle više decenija ICE je 10. avgusta 2014. proleteo na 15.600 km iznad Meseca.

Iako NASA nije želela da finansira projekat, obezbedila je savetnike i odobrila uspostavljanje kontaktra. Potpisavši 21. maja ugovor sa članovima “Reboot Projecta”, NASA je prvi put u istoriji napravila dogovor o ustupanju neke svoje letilice privatnicima.

29. maja 2014. tim amatera je sa Zemlje uspešno poslao naredbu sondi da se prebaci u inženjerijski režim i počne da šalje telemetrijske podatke[18].

26. juna, učesnici projekta na čelu sa Keithom Cowingom[19] i Dennisom Wingom uspeli su da preko antena komunikacionog kompleksa u Goldstoneu(DSS-24) uspostave sinhronizovanu komunikaciju i izvrše merenja u 4 tačke neophodne da bi se precizirali parametri orbite letilice[20]. Sve je bilo spremno za pokušaj izvođenja dugoočekivanog orbitnog manevra početkom jula.

2. jula tehničari projekta su poslali naredbu za paljenje trastera, prvi put još od februara 1987. godine[21]. Malo su ubrzali spinovanje satelita da bi postigli normalnu brzinu[22] i stvorili uslove za predstojeći manevar korigovanja putanje, isplaniran za sredinu jula.

Šest dana kasnije, prilikom pokušaja da hidrazinski trasteri prorade duže, konstatovano je da ovi ipak neće da rade, najverovatnije zbog nedostatka azota pod pritiskom čiji je zadatak da “gura” hidrazin iz rezervoara ka mlaznicama. 24. jula “ISEE-3 Reboot Team” je objavio tužnu vest da su svi pokušaji da se njihovom satelitu izmeni orbita propali. Ipak, dodali su da će misija, nazvana “ISEE-3 Interplanetary Citizen Science Mission” nastaviti da prikuplja naučne podatke tokom proletanja pored Meseca 10. avgusta i ulaska u 300-dnevnu heliocentričnu orbitu sličnu Zemljinoj. Inženjeri tima su isključili sve komponente pogonskog sistema ne bi li do maksimuma povećali električnu struju neophodnu za naučne eksperimente.

30. jula, ekipa je izjavila da planira da prikuplja podatke sa satelita dokle god to bude moguće. Konstatovano je da od 13 instrumenata na brodu odlično radi 5, pa je odlučeno da se pređe na intenzivno praćenje gamazračnih eksplozija. Tim je takođe obezbedio dodatne lokacije za prijem signala širom sveta i tako osigurao 24-časovno praćenje, sa ciljem slanja komandi za prijem podataka kad god sonda bude u blizini Zemlje.

10. avgusta u 18:16 po Griniču, ISEE-3 je proleteo na 15.600 km od površine Meseca[23]. Nastavio je let oko Sunca a ponovo će se naći u blizini Zemlje tek za 17 godina. Mnogi su ga na društvenim mrežama prozvali “Zombie Spacecraft”.

a onda je 25. septembra 2014. godine, “Reboot Team” sve iznenadio vešću da je nedelju dana ranije kontakt sa “zombijem” prekinut. U pokušaju uspostavljanja kontakta, tanjiri antena Arecibo, Morehead, Bochum, SETI, kao i 64-metarski tanjir Usuda u Japanu i 45-metarski Alonquin u Kanadi okrenuti su ka satelitu ali – bez uspeha. Nije poznato da li će veza moći ponovo da se uspostavi jer je tačna trajektorija sonde nepoznata. Post-lunarna orbita odvela je sondu dalje od Sunca, što je za posledicu imalo pad napona u solarnim panelima. Možda je manjak energije naterao ataprat da se prebaci u sigurnosni režim, odakle ga je možda nemoguće “izvući” bez informacija o preciznom položaju” Nažalost, brodski akumulator je ispao iz funkcije još 1981. i nije mogao da pomogne.

Nesrećni satelit će se ponovo naći u blizini Zemlje u avgustu 2019. godine.

10

Post flyby heliocentrična trajektorija ISEE-3 nakon proleta pored Meseca 10. avgusta 2015.

 


[1]To je bila prva međuplanetna letilica a da nije bila sovjetska ili američka.

[2] Tada nije napravljena nijedna slika jer je kamera bila uništena.

[3]To je periodična trodimenzionalna orbita u blizini jedne od 3 Lagranžove tačke. Sonda ne orbitira oko dotične tačke već konstantno prolazi pored nje. Ta orbita je rezultat komplikovane interakcije gravitacionih sila dva tela iKoriolisovog i centrifugalnog ubrzanjaletilice. Orbita je prvi put opisana 1968. Koristila ju je opservatorijaSOHO“, a relativno skoro i „Genesis“, prva misija od „Apolla” koja je Nasi donela uzorke drugog tela na Zemlju.

[4]Druga dva satelita ovog programa lansirana su godine dana ranije, i nisu posebno interesantni za našu temu. Posle deset godina rada oba su ušla u Zemljinu atmosferu i izgorela.

[5] On inženjerima govori da je letilica još uvek operativna, ali se ne vidi u kakvom je stanju. Signal takođe govori da se aparat i dalje nalazi na istoj orbiti oko Sunca, krećući se nešto brže od Zemlje.

[6] ISEE-3/ICE je na početku misije slala podatke brzinom od 2048 b/s, a 1024 b/s kada je bila u blizini komete Giacobini-Zinner. Brzina je do kraja 1985. pala na 512 b/s, početkom 1987. na 256 b/s, 1987. na 128 b/s, i komačno krajem 1991. na bednih 64 b/s.

[7] Izgleda da je najinteresantniji magnetometar, uređaj koji je konstruisan da radi samo par godina a i dan-danas šalje podatke!

[8] To je više nego što na raspolaganju trenutno ima „New Horizons“, jer je njegova rezerva od 33 kg hidrazina dovoljna za promenu brzine (delta-V) od oko 120 m/s.

[9] Čovek koji je u svom doktoratu iz 1968. prvi opisao „halo“ orbitu. Zalagao se da se jedan takav satelit postavi iza Meseca i služi kao komunikacioni relej prilikom boravka astronauta iz misije „Apollo“ na drugoj strani Meseca. U tački L1 letilica bi ko–rotirala zajedno sa Zemljom tokom njenog jednogodišnjeg putovanja oko Sunca.

[10] Možda bi moglo da se prevede kao „Projekat restartovanja ISEE-3“?

[11] Najveća američka online platforma za prikupljanje donacija. Počela s radom 2010. Međi njenim osnivačima je bio i naš vrhunski softveraš Vladimir Vukićević (1979). Najčešće je posećuju filantropi, naučnici, dobrotvori, muzičari, filmski radnici, sportisti, modni kreatori, fotografi, tvorci igrica, itd. Jedni su od 12 najvećih globalnih partnera (uz Coca-Colu) američke vlade, čest gost rasprava u Senatu i sl.

[12] U Americi se to naziva crowdfunding. Ta kovanica nastala 2006. označava model sakupljanje malih svota para od velikog broja ljudi, uglavnom preko interneta. Tokom 2013, na ovakav način je u svetu prikupljeno preko $5,1 milijardi.

[13] Ove sakupljene pare od donacija stavile su ISEE-3/ICE na drugo mesto po količini prikupljenih sredstava donacijama za ovakve projekte u Americi.

[14] Elektronika ili sofrver koji „vade“ informacije iz prispelog signala. Svi znamo ove uređaje po skraćenici od reči modulator/demodulator – odn. modem.

[15] Podsećam da ISEE-3 nije posedovao računar, i da je trebalo pronaći način kako komunicirati s njim.

[16] Sve funkcije hardvera u jednom radiju, kao npr. pojačala, filteri, detektori, modulatori/demodulatori, itd, preuzimaju softveri u personalnom računaru.

[17] Najveći teleskop na svetu, sa prečnikom tanjira od preko 300 metara i površinom od 73.000 m3!

[18] Treba da podsetim da je u vreme lansiranja ISEE-3 bio čudo tehnike. Koristio je S frekventni opseg, mikrotalasni deo elektromagnetnog spektara, za komunikaciju. U to vreme, ta frekvencija je bila rezervisana za vladinu vazdušnu i kosmičku komunikaciju. Danas je S-opseg koji je koristio ISEE-3 prevaziđen. Podaci o solarnom vetru koje je ISEE-3 prikupljao svakih 40 minuta danas su zamenjeni satelitima sa instrumentima koji to rade 10.000 puta brže.

[19] Astrobiolog, ranije dugo zaposlen u Nasi. Čest kritičar Nasinih aktivnosti i politike i protivnik svih novijih direktora Nase.

[20] Njihov „kontrolni centar“ se nalazio u napuštenom „McDonald'su“ u silikonskoj dolini, u blizini Nasinog Ames Istraživačkog centra.

[21] Zapravo, slato je nekoliko naredbi za ubrzavanje spinovanja pre toga ali sonda nijednom nije reagovala kako treba. Prvi put je pokušano 25. juna.

[22] Brzina je sa 19,16 revolucija u minutu povećana na 19,76, koliko je prema specifikacijama bilo potrebno za manevar.

[23] Po planu, trebalo je da proleti na 50 km i tako se katapultira ka novim zadacima.

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi: