O tom, že japonský rentgenový teleskop Hitomi (dříve známý jako Astro-H) potkaly závažné problémy jsme na našem webu již psali. Technici v posledních týdnech jednak mapovali stav palubních přístrojů, ale také pátrali po příčinách problémů. Nyní se zdá, že je konečně jasno. Podle analýzy zlomků telemetrie, které umírající satelit poslal operátorům nešlo o jediný problém, ale o celou kaskádu závad na systému, který zajišťuje stabilizaci teleskopu. Družice se vymkla kontrole a rozlámala se na několik kusů – jako první odlétly solární panely a výsuvná konstrukce s detektory.
První náznaky problémů se objevily 26. března, o dva dny později se družice ohlásila pozemnímu středisku naposledy. Družice v té době pobývala na oběžné dráze pouhých 6 týdnů, přičemž plány počítaly s tříletou službou. Všechno to začalo tím, že vnitřní řídící jednotka detekovala rotaci sondy kolem osy Z. Naměřené otáčení přitom nebylo moc rychlé, jen 21,7° za hodinu. Podle vyjádření odborníků z japonské kosmické agentury šlo ale o chybu – družice byla v té době stabilní.
Zdroj: http://spaceflightnow.com/
To ale řídící jednotka nevěděla a vydala proto pokyn palubním setrvačníkům, aby svou rotací eliminovaly naměřený pohyb satelitu. To způsobilo, že se do té doby stabilizovaná družice začala otáčet v opačném směru, než co naměřila vadná řídící jednotka. Kinetická energie rotujících setrvačníků stále rostla, ale torzní magnety (anglicky magnetic torquers)nedokázaly splnit svůj úkol a sice uvolnit tuto nahromaděnou energii, ačkoliv ta se již blížila ke konstrukčním limitům setrvačníků.
Řídící počítač Hitomi rozpoznal nebezpečnou situaci a několik hodin poté uvedl sondu do bezpečnostního režimu. Teleskop se snažil stabilizovat pomocí hydrazinových trysek, aby namířil své solární panely vůči Slunci. Aby ale problémů nebylo málo, objevila se další komplikace – senzor, který měl za úkol detekovat Slunce, to nedokázal. Ve snaze zastavit zvyšující se rotaci, ale zážehy trysek způsobily pravý opak – teleskop začal rotovat ještě rychleji. Za to údajně mohlo špatné nastavení celého systému korekčních trysek.
Zdroj: http://spaceflightnow.com/
Pozemní týmy 28. března poslaly na sondu aktualizovaný řídící program, který obsahoval nové nastavení systému řízení korekčních trysek. Bylo totiž potřeba zohlednit změnu rozložení hmoty poté, co se z těla vysunula šestimetrová příhradová konstrukce, která na svém konci nesla citlivé detektory vysokoenergetických rentgenových paprsků, které vznikají třeba v extrémně zahřáté hmotě, která padá do černé díry.
Jenže jak se později ukázalo, tyto nové řídící parametry nebyly dostačující a pořádně nezohledňovaly skutečnou změnu po vysunutí příhradové konstrukce. Zatímco inženýři stále doufají, že by se v dalších týdnech mohla rotace zpomalit, část vědecké obce už začíná přiznávat, že je celá mise ztracená. „Nevzdáváme se naděje na záchranu, ale měli bychom myslet na nejhorší možný scénář,“ prohlásil Saku Tsuneta, viceprezident JAXA při rozhovoru pro Kyodo News.
Zdroj: spaceflight101.com
Skeptický je i astronom Jonathan McDowell z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, který ale není do projektu přímo zapojen: „Šance na záchranu není nulová, ale vypadá nepatrně.“ Podle vyjádření japonských expertů z 8. dubna se sonda Hitomi rozpadla na několik částí už 26. března, přičemž největší úlomek měří okolo deseti metrů. V tomto případě jde o hlavní tělo sondy, v jehož okolí jsou další úlomky o velikosti zhruba jeden metr. Americké armádní středisko JSpOC (Joint Space Operations Center), které monitoruje kosmické smetí, detekovalo deset úlomků, které pravděpodobně pochází z těla sondy.
Do sledování poškozené sondy se zapojil i pozemní teleskop Subaru, který pomohl se snímkováním. I díky tomu se zjistilo, že hlavní část Hitomi rotuje velmi rychle – jedna otočka trvá jen 5,2 sekundy, což je příliš na to,aby se palubní baterie mohly nabít ze solárních panelů (respektive z toho, co z nich zbylo). „Pokud satelit rychle rotuje, mohou se z něj odlomit křehké struktury jako jsou třeba pole solárních panelů, nebo výsuvné rameno EOB,“ vysvětlil mluvčí japonské kosmické agentury Azusa Yabe a dodal, že pozemní týmy se stále snaží o navázání spojení s družicí.
Podle dostupných údajů se zdá, že drobnější úlomky by mohly shořet v zemské atmosféře někdy v květnu, ale hlavní tělo zůstane na oběžné dráze zřejmě až do poloviny dvacátých let, kdy tradičně zvýšená solární aktivita „nafoukne“ atmosféru a sestup se tak urychlí. Pokud se nepodaří navázat spojení, je velmi pravděpodobné, že půjde o návrat neřízený.
Zdroj: http://i.cbc.ca/
Hitomi byla v době selhání stále ve fázi funkčního testování, vědecká fáze měla začít až ve druhé polovině letošního roku. Úkolem sondy bylo studovat vesmír v rentgenovém spektru, které je vyzařováno zejména horkým plasmatem a které nám může prozradit mnoho důležitých informací o záhadných černých dírách, o životě galaxií, o struktuře galaktických kup, nebo o nejasnostmi opředené temné energii.
Astoronomové už před startem o Hitomi hovořili jako o nejdůležitějším rentgenovém teleskopu tohoto desetiletí! Japonci na tento projekt vynaložili 31 miliard jenů, tedy zhruba 280 milionů dolarů. Teleskop obnášel řadu technických novinek, z nichž nejdůležitější byly takzvané mikrokalorimetry, na jejichž vývoji Japonci spolupracovali s americkými kolegy. Šlo o mimořádně citlivé detektory schopné měřit energii přicházejících paprsků s přesností, která je nesrovnatelná s minulými projekty.
Mikrokalorimetry byly vynalezeny v osmdesátých letech a původně se s nimi počítalo i na nejznámějším rentgenovém teleskopu, ovšem Chandra nakonec zůstal bez těchto detektorů. Spektrometry měkkého rentgenového záření letěly do vesmíru na dvou japonských misích v letech 2002 a 2005. První ale nedosáhla oběžné dráhy kvůli selhání nosiče a druhá několik týdnů po startu přišla o chladící médium (kapalné helium) a celý přístroj tak byl nepoužitelný. I proto všichni vkládali do Hitomi velké naděje, ale jak se zdá, mikrokalorimetrům zřejmě není přáno.
Zdroje informací:
http://spaceflightnow.com/
http://spaceflight101.com/
Zdroje obrázků:
http://sivertimes.com/wp-content/uploads/2016/03/space.png
http://spaceflightnow.com/…/080fd48f1a515f627546422b022f03aa.jpg
http://spaceflightnow.com/…/2cfb8b6a10b9d869efc4ee05cbd2dae0.jpg
http://i.cbc.ca/1.3451870.1455729436!/…/derivatives/16x9_620/astro-h.jpg
Nemyslim, ze po tom, co ukazali s Akatsuki je tak uplne na mieste v pripade Japoncov hadzat flintu do zita. Nechajme sa prekvapit, co vycaruju.
Je to tak. Akatsuki, Hayabusa, i Nozomi bojovala jako lev…. Ale je to velká škoda. Každá družice s kvalitními přístroji obrácenými do hlubokého vesmíru je přínosem.
Velká škoda.. 🙁 a opět super článek..
napadá mě, jak jste se zmínily o setrvačnících a dalších variantách stabilizace v prostoru, to by mohlo být hezké téma na samostatný článek.. co říkáte?? Celkově bych velice uvítal více článků o technice.. (jako například „Křesla a pistole“.. Hezký den.
Zajímavý nápad, díky za tip.
Škoda. Doufám, že stejnej tým neprogramuje stabilizaci na Bepi-colombo
By mě zajímalo, jak mohla řídicí jednotka detekovat rotaci, když byla sonda stabilní.
Mohlo jít o klasický případ zmatení přístrojů. U družic se často používají dva identické, na sobě nezávislé systémy, které mají zabránit špatné interpretaci dat. Tady zřejmě takový systém chyběl.
Sice tomu moc nerozumí, ale z toho co jsem se dočetl, tak tam byly dva přístroje na měření polohy hvězd a měl několik redundantních gyroskopů.
*nerozumím
Jasně, ale jde o to, zda byla redundantní i jednotka, která ta data vyhodnocovala. Právě na ní se asi vyskytl problém.
Nevíte, jak časté jsou podobné závady? Spíš bych chápal, že se něco zasekne třeba po roce provozu, nebo že bude problém s vlastní rentgenovým detektorem. Tady mi přijde, že selhal systém stabilizace, který je prakticky na každé družici a myslel bych si tedy, že za ty desítky let už to mají víc vychutané.
Upřímně řečeno podobná selhání moc častá nejsou. Je velká škoda, že to potkalo zrovna tak důležitý teleskop.
Dovolím si nesouhlasit. Sice neznám podrobnosti, ale myslím si, že stabilizační systém dalekohledu je poměrně unikátní záležitost. Totiž, většina družic je stabilizována rotací, což i přes nějaké prostorové nevyvážení nakonec vede na stabilní dráhu. Bohužel dalekohled by asi rotovat neměl, dále je třeba aby byla celá stabilizace poměrně precizní, což ve výsledku znamená unikátní systém stabilizace, čili nic co by bylo odzkoušeno na desítkách družic. Navíc, systém stabilizace je klíčový a musí být ve všech myslitelných situacích autonomní. Problém s orientací a stabilizací družice vede vždy na značné komplikace ve spojení a pokud konstrukce komunikačních systémů není dostatečně robustní (což není prakticky nikdy), znamená neočekávaná rotace kompletní ztrátu spojení. Z tohoto pohledu může být prakticky jakékoliv manévrování s družicí posledním příkazem, který se povede poslat. Uvažte, že žádná anténa není všesměrová, délka bloku dat, které musíte poslat coby celek je nějaká (daná rychlostí přenosu a protokolem), což ve výsledku určuje maximální rychlost rotace při které je ještě možná komunikace. Ono by dávalo smysl navrhovat minimálně jeden failsafe protokol pro rotaci rychlostí přesahující mechanickou odolnost celé konstrukce (rotace znamená odstředivou sílu, která družici při dosažení určité rychlosti roztrhá), nicméně jsou situace, kdy je to prakticky nerealizovatelné a musíte doufat, že tak zle nebude.
Pokud něco považuji za chybu, pak je to především zbrklá reakce operátorů. Družice se dostávala do rotace postupně, čili času bylo dost, především na zjištění zda a jak rychle družice rotuje. Problém se dvěma sadami senzorů je v tom, že se pro jedny čísla musíte rozhodnout. Toto rozhodnutí se může ukázat jako špatné. Chybná mohou být data z obou sad, pak je ale otázkou, zda by vůbec bylo možné družici používat, čili ono to mohlo být dávno ztraceno a prostě to nějak zkusili. A ono to nevyšlo. Nebyla jsem u toho, takže těžko soudit. Možná se časem dozvíme víc.
Tak to je skutocne smola, ale urcite cenne data pre buducnost. Urcite si z toho vezmu lekcie nie len Japonci ale vsetci vyrobci druzic. Takto sa vylepsia mnohe bezpecnostne zariadenia software a pod. Urcite to nie je stratena investicia. Urcite zikali mnoho cennych informaci mozno nie vedeckych ale technickych…
Zajímavé stránky:
https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/a/astro-h
http://global.jaxa.jp/projects/sat/astro_h/files/topics_20160415.pdf
Díky za odkazy!
Vecna skoda Hitomiho, takyto typ dalekohladu absentuje uz dlhsiu dobu, hlavne technika ide velmi rychlo dopredu. K Japoncom by sa mohla uz aj ESA pripojit, aby bolo pokryte cele elmag. spektrum.
Pochopil som spravne, ze vinovata je riadiaca jednotka a nie niektory zo senzorov?
Zatím je asi brzo na jednoznačné určení viníka, ale vypadá to tak.
Hitomi je škoda, ale řekl bych, že to je jeden z nejkurióznějších případů ztráty družice. Když si představím jak se divoce roztáčí až z ní začnou odpadávat panely, je mi skoro až do smíchu…
To napis do japonska. Treba ti poslou plaketku a odznacek 😉
Věcný a čtivý článek. Popularitu misí na Mars či přistání rakety SpaceX tyhle mise pochopitelně nemají, ale vědecká obec asi opravdu hodně lituje. Hodně. Škoda, kdy zase bude příležitost stvořit takový unikát?
Díky za pochvalu, na nejbližší roky se žádný podobný projekt bohužel nechystá. Jedině snad, že by Japonci zkusili udělat nějakého nástupce.