Til hovedsiden
    

   
    Bli medlem
    Siste nytt
    Artikler
    Bildeserier
    Temasider
    Bildearkiv
    Foredrag
    Effekter til salgs
    Lenker
    Spørsmål og svar
    Spør oss
    Prosjektoppgave
    Om oss
    NAF på Facebook
    Kontakt oss
    Nettstedskart
    Hovedsiden
Trykk for å lese mer om sitatet
 

Galileos problem ikke løst

Av Øyvind Guldbrandsen

 

Artikkel publisert i Nytt om Romfart, 23. årgang, nummer 85, januar-mars 1993, sidene 14-16 av Norsk Astronautisk Forening/www.romfart.no.

Skriv ut

Tips bekjent

 

Galileo-romfartøyet, som nå er på vei mot Jupiter, passerte Jorden for andre og siste gang den 8. desember 1992. Det gjorde da en rekke observasjoner av både Jorden og Månen. I tillegg ble dataene fra Gaspra-passeringen, som hadde ligget lagret på romfartøyets båndopptaker i 13 måneder, overspilt.

Få uker senere satte man i gang med det hittil mest omfattende forsøket på å få foldet ut romfartøyets fastlåste hovedantenne, men igjen uten å lykkes. Mulighetene for at antennen noen sinne vil la seg ordne, ser etter dette ut til å være mindre enn noen gang. Dermed later det til at all dataoverføring fra Galileo må gå via dens to små rundstråleantenner, som i utgangspunktet har en overføringskapasitet på bare 10 biter/s fra Jupiter. Dette er mindre enn en tidels promille av hva kapasiteten til en fungerende hovedantenne ville vært.

Den paraplylignende hoved- eller direktivantennen ble opprinnelig forsøkt foldet ut i april 1991, omtrent 1,5 år etter at Galileo hadde forlatt Jorden. Den åpnet seg bare delvis. Man fant etter hvert ut at tre av de atten ribbene - som utgjør skjelettet i den utfoldbare, parabolske antennereflektoren - fremdeles satt fast i den sentrale masten reflektoren opprinnelig var foldet rundt. Man antok, og mener fremdeles, at grunnen til dette var at noe smøremiddel hadde forsvunnet mens Galileo ble transportert mellom JPL-senteret i California og Kennedy-senteret i Florida. Galileo måtte fraktes denne strekningen tur-retur en ekstra gang fordi oppskytingen med en romferge ble utsatt som følge av Challenger-ulykken.

I månedene etter april 1991 ble det gjort flere forsøk på å folde ut antennen, da ved at man vekselvis enten varmet opp eller kjølte ned sentralmasten før utfoldingsmotoren ble gjenoppstartet. Ingenting hjalp.

Da romfartøyet fløy forbi asteroiden Gaspra den 29. oktober 1991, måtte således alle innsamlede bilder og data taes opp på romfartøyets båndopptaker for senere å bli overspilt til Jorden. Rundstråleantennen hadde altfor lav kapasitet til å kunne overføre noen vesentlige data direkte i løpet av den raske forbiflyvningen. Da man heller ikke etter Gaspra-passeringen lykkedes i å folde ut hovedantennen, måtte overspillingen av de innsamlede Gaspra-dataene vente helt til november 1992, rett før Galileo igjen passerte Jorden. Over korte avstander har rundstråleantennen nemlig en senderkapasitet som er like høy som direktivantennen, rundt 134 000 biter/s. Med denne hastigheten tar det rundt 40 sekunder å overføre et ukomprimert svart-hvitt-bilde, mens man fra Gaspra måtte bruke flere dager. For å ikke legge beslag på unødvendig mye av bakkestasjonenes kapasitet, hadde man derfor bare overspilt to av Gaspra-bildene før november 1991.

Da Galileo i desember 1990 passerte Jorden for første gang, var romfartøyet 9 km ute av kurs i forhold til den forutbestemte banen. Da det passerte Jorden på nytt i desember 1992, var det kun 1,5 km ute av kurs, og tidsavvikelsen var på bare 0,1 s. Den nøyaktige banen førte til at man sparte omtrent 5 dyrebare kilogram av Galileos styredrivstoff. Man har dermed totalt klart å opparbeide seg en drivstoffmargin fra opprinnelig rundt null til nesten 20 kg i forhold til hva Galileo trenger for å få fullført sin primære ferdplan.

Romfartøyet passerte på det nærmeste 304 km over sydatlanteren den 8. desember 1992. Passeringen økte romfartøyets hastighet i forhold til Solen fra 35 km/s til 39 km/s, nok til å forflytte den heliosentriske Galileo-banens aphel helt ut til Jupiters bane. Ankomst til Jupiter vil skje den 7. desember 1995. Som kjent var IUS-trinnet som i oktober 1989 brakte Galileo ut av jordbane og inn i en heliosentrisk bane, ikke kraftig nok til å sende romfartøyet direkte helt ut til Jupiter. Derfor måtte romfartøyet på sin ferd passere Venus én gang og Jorden to ganger for å bygge opp nok hastighet til å kunne nå ut til Jupiter.

I likhet med hva man gjorde under jordpasseringen i 1990, benyttet man også denne gang muligheten til å foreta observasjoner av Jorden og Månen. For eksempel tok man mellom den 8. og 10. desember en lang serie bilder som siden er blitt satt sammen til en film som viser Jorden fjerne seg fra romfartøyet. En tilsvarende bildeserie tatt over 8 timer den 16. desember viser Månen som passerer foran Jorden. Videre ble det tatt mosaikkbilder av Månens nordpolområde, som tidligere ikke har vært dekket med moderne kameraer. Både Jorden og Månen ble behørig sveipet med infrarøde, visuelle og ultrafiolette spektrometere. Man ville blant annet kartlegge fordelingen av ozon og karbondioksid ved Jordens polområder, samt lete etter vannis ved Månens nordpolområde.

For første gang ble det dessuten eksperimentert med laserkommunikasjon med et romfartøy i det interplanetariske rom. Mellom den 9. og 16. desember sendte lasere plassert i California og New Mexico ut grønne laserpulser mot Galileo.

Romfartøyets kamera viste seg i stand til å registrere disse pulsene over avstander på flere millioner kilometer.

Om resultatene av selve jordpasseringen var hyggelige, var ukene som fulgte heller det stikk motsatte. På denne tiden ville Galileo befinne seg nærmest Solen etter jordpasseringen, med en påfølgende forhåpentligvis fordelaktig oppvarming av romfartøyet, inkludert antennens utfoldingsmekanisme. En lenge forberedt «hamre»-teknikk for å få løs antennen ble påbegynt den 29. desember 1992. Teknikken gikk ut på at man startet og stoppet motoren som er koblet til utfoldingsmekanismen 180 ganger i løpet av 2,5 minutter. Tolv slike serier ble gjennomført i døgnet som fulgte. Håpet var at det stadig økende presset skulle få de tre gjenstridige reflektorribbene til å sprette ut av sine nåværende fastkilte posisjoner.

Data viste da også at noen av de frie ribbene faktisk hadde blitt presset litt lenger utover, men at de ribbene som satt fast, fremdeles satt fast. Et nytt, tilsvarende forsøk ble påbegynt den 5. januar 1993, og et tredje ble avsluttet den 19. januar. Uten hell. Totalt hadde da motoren blitt startet og stoppet 13 320 ganger og praktisk talt brukt opp sitt potensiale til å øke presset på antennespilene.

I mars, etter at Nytt om Romfart var blitt sendt i trykken, var det meningen at man skulle øke romfartøyets rotasjonshastighet fra de nåværende tre til 10 rotasjoner per minutt, med økte sentrifugalkrefter på antennen som resultat. Det var imidlertid svært lite som talte for at antennen ville folde seg ut av den grunn. Men så fundamentalt viktig som direktivantennen er for hele Galileo-ekspedisjonen, vil man ikke la noen forsøk være uprøvde.

Om heller ikke dette forsøket har vist seg å virke, vil bakkemannskapene helt og holdent basere seg på at direktivantennen aldri vil bli i orden. Blant annet vil en omfattende omprogrammering av Galileos datamaskiner begynne. Det ubehagelige spørsmålet vil så bli hvor mye data man kan skvise ut av en Galileo-ekspedisjon hvor kun rundstråleantennene vil kunne kommunisere med Jorden.

Noen alvorlig innvirkning på selve ferdplanen vil det ikke ha. Galileo vil fremdeles være i stand til å passere asteroiden Ida i august 1993, slippe atmosfærekapselen ned i Jupiter-atmosfæren, samt selv gå inn i kretsløp rundt planeten i desember 1995. Og den vil fremdeles kunne gjennomføre de omtrent 10 planlagte kretsløpene rundt planeten og gjøre et tilsvarende antall meget nære samt ett til to dusin mere fjerne passeringer av alle de galileiske månene i løpet av de to påfølgende årene. Det alvorlige, ja nærmest katastrofale, er at de kolossale mengdene med enestående og uhyre interessante data Galileo vil være i stand til å samle inn ved Jupiter, ikke kan overføres til Jorden på grunn av den defekte hovedantennen. Det som kunne blitt en av tidenes mest spektakulære romfartøyferder, kan dermed se ut til å bli kraftig redusert fordi 99,99 % av dataoverføringskapasiteten forsvant da man ikke klarte noe så latterlig enkelt som å folde ut en paraply. Og det på en sonde med en prislapp på nesten 1,5 milliarder dollar.

Nå ser det imidlertid ut til at man vil kunne få en del mer ut av en Galileo-ferd uten fungerende direktivantenne enn hva man først hadde regnet med. Ved å oppgradere bakkestasjonene, blant annet rette opptil fem elektronisk sammenkoblede antenner mot Galileo på en gang, kan dataoverføringshastigheten fra romfartøyet økes fra 10 til 100 biter/s fra Jupiter. Man kommer også å sende et datakomprimeringsprogram opp til en av Galileos datamaskiner som vil kunne redusere den datamengden som ett bilde krever, med en faktor på mellom 10 og 20. Til sammen vil dette redusere tiden det tar å overføre ett bilde fra Jupiter fra nesten én uke til rundt én time. Likevel er dette atskillig lenger tid enn de omtrent 40 sekundene en virksom direktivantenne ville brukt. Ved nærpassering av en galileisk måne er man dessuten begrenset av båndopptakerens lagringskapasitet på noe over 100 bilder.

Man har beregnet at antall bilder fra Jupiter i løpet av hele Galileo-ferden vil komme på mellom 2000 og 4000 stykker. Man hadde opprinnelig planlagt rundt 60 000. Man vil hovedsakelig kutte ut bilder som er ganske like, for eksempel slike som var ment å settes sammen til korte filmer som ville kunne vise dynamikken i Jupiter-atmosfæren og lengre bildeserier til bruk ved søk etter ukjente måner, fordeling av lysglimt i atmosfæren på Jupiters nattside, osv.

Flere av de andre instrumentene legger dessuten beslag på mindre datalagringsplass enn hva for eksempel kameraene og det infrarøde kartleggingsspektrometeret krever, og har dermed en viss mulighet til å bli mindre alvorlig berørt av antenneproblemet, alt etter hvordan man prioriterer.

Man regner ikke med å tape noen av dataene fra atmosfærekapselen, da denne uansett ikke vil kunne overføre mer data enn hva som vil kunne lagres på Galileos båndopptaker for senere overspilling til Jorden.

Ved å oppgradere bakkestasjonene, gjøre utstrakt bruk av datakomprimeringsprogrammer om bord i Galileo, samt gjøre en kritisk utvelgelse av hvilke observasjoner Galileo skal foreta ved Jupiter, håper man på at romfartøyet alt i alt skal kunne utføre opptil 70 % av de vitenskapelige oppgavene det opprinnelig var tiltenkt.

Tekster til illustrasjoner brukt i artikkelen

Slik skulle Galileos hovedantenne sett ut i fullt utfoldet tilstand. Samme type antenne har vært brukt på flere av NASAs kommunikasjonssatellitter av typen Tracking and Data Relay Satellite (TDRS), og det har aldri vært problemer med utfolding av dem. Bildet viser en modell av Galileos antenne. (NASA)

Dette bildet er fra en simulering der man på bakken prøvde å etterlikne feilen med Galileos hovedantenne. Her er det vist en situasjon der fire av spilene sitter fast, mens man nå antar det på Galileo er tre som sitter fast. Likevel viser bildet omtrent hvordan Galileos hovedantenne nå ser ut. (NASA)

Jorden og Månen fotografert fra Galileo i en avstand av 6,2 millioner kilometer den 16. desember 1992, åtte dager etter at romfartøyet strøk 304 km over Jordens overflate. Dette bildet er fra en film som viser Månen passere foran Jorden. (NASA)

Et uvanlig bilde av Månens nordpolområde, fotografert fra Galileo i en avstand av 120 000 km den 7. desember 1992. (NASA)

 
Forrige artikkel | Neste artikkel | Alle NOR 1993 | Alle Romfart/NOR
 
 
 

Alt stoff på romfart.no/.com/.org er opphavsrettslig beskyttet.
romfart.no/.com/.org eies og drives av Norsk Astronautisk Forening.