Tóm lại
Mục lục
Đài quan sát không gian tích hợp của ESA đã có một vài năm khó khăn. Nhưng với việc vận hành ‘chế độ an toàn’ mới của tàu vũ trụ, tương lai có vẻ tươi sáng như các vụ nổ tia gamma mà nó luôn để mắt tới.
chuyên sâu
Giải cứu tích phân – câu chuyện cho đến nay
Vào năm 2020, các động cơ đẩy trên tàu vũ trụ Integral của ESA đã bị hỏng. Để giữ cho sứ mệnh khoa học tồn tại, nhóm Integral tại trung tâm điều khiển sứ mệnh ESOC của ESA đã nhanh chóng bắt tay vào phát triển một loạt các thao tác chuyên biệt mới cho phép họ tiếp tục bay tàu vũ trụ chỉ bằng cách sử dụng bánh xe phản ứng của nó – bánh xe quay bên trong vệ tinh cho phép nó để lưu trữ và sử dụng động lượng góc để thay đổi hướng của nó.
Tuy nhiên, ‘chế độ an toàn’ ban đầu của tàu vũ trụ – hệ thống khởi động để tắt các thiết bị khoa học và xoay nó về phía Mặt trời để đảm bảo các mảng năng lượng mặt trời của nó tạo ra toàn bộ năng lượng – đã dựa vào các động cơ đẩy này để quay tàu vũ trụ đến nơi an toàn trong sự kiện của một trường hợp khẩn cấp.
Tàu vũ trụ tích hợp của ESA
Chế độ an toàn này được kích hoạt gần như đúng một năm sau, vào tháng 9 năm 2021, khi một hạt tích điện va vào một bộ phận nhạy cảm trong thiết bị điện tử của Integral, vô hiệu hóa một trong các bánh xe phản ứng của nó và khiến tàu vũ trụ quay ra xa Mặt trời.
Tuy nhiên, nếu không có động cơ đẩy, chế độ an toàn cũ không thể phục hồi tàu vũ trụ và nhóm Integral chỉ còn ba giờ để cứu sứ mệnh hoặc nhìn thấy nó bị mất mãi mãi.
An toàn, hiện đã có số
Sau thành công của nỗ lực giải cứu táo bạo, nhóm Integral quyết định tắt hoàn toàn chế độ an toàn cũ và tập trung vào phát triển chế độ an toàn mới sử dụng các bánh xe phản ứng thay vì động cơ đẩy để lấy lại quyền kiểm soát và quay tàu vũ trụ trở lại. về phía Mặt Trời.
Richard Southworth, Giám đốc Điều hành Tích hợp, cho biết: “Chế độ an toàn là một phần quan trọng trong bất kỳ nhiệm vụ tàu vũ trụ nào. “Đây có thể là lần đầu tiên một sứ mệnh của ESA phải thiết kế lại hoàn toàn chế độ an toàn khi ở trên quỹ đạo.”
Nhưng việc phát triển các hệ thống mới cho tàu vũ trụ 20 tuổi có thể là một thách thức. Chế độ an toàn cũ gần như hoàn toàn dựa trên phần cứng – không thể sửa đổi sau khi ra mắt. Thay vào đó, nhóm phải phát triển một chế độ an toàn dựa trên phần mềm hoàn toàn mới.
‘Chế độ an toàn mới’ của Integral lần đầu tiên kích hoạt
Ban đầu, một hệ thống phần cứng chuyên dụng xử lý các hoạt động cứu hộ của Integral và điều khiển trực tiếp các bộ đẩy khi chế độ an toàn được kích hoạt. Phương pháp tiếp cận mới của nhóm sẽ lắng nghe tín hiệu báo động do mạch này tạo ra nhưng sau đó định tuyến lại tín hiệu đó thông qua ‘bộ não’ chính của tàu vũ trụ – máy tính trung tâm trên tàu.
Ở đó, một thuật toán mới được phát triển sẽ nhận cảnh báo và xác định cách điều khiển các bánh xe phản ứng quay Integral để hướng về phía Mặt trời một cách an toàn.
Hệ thống này đã được thử nghiệm trong chuyến bay lần đầu tiên trên vệ tinh thực vào ngày 2 tháng 3 năm 2023, khi Nhóm điều khiển chuyến bay của Integral cố tình xoay Integral ra khỏi Mặt trời và kích hoạt chế độ an toàn mới, đưa tàu vũ trụ trở lại hướng an toàn ban đầu thành công.
Jim Martin, người đứng đầu sự phát triển của chế độ an toàn mới cho biết: “Một phần của những thử nghiệm này liên quan đến việc đảm bảo rằng máy tính chính trên bo mạch có thể xử lý khối lượng công việc mới, vì máy tính 20 năm tuổi không được thiết kế để xử lý nỗ lực bổ sung này”. tại ESOC.
“Chúng tôi đã theo dõi chặt chẽ các dấu hiệu sinh tồn của máy tính trong quá trình vận hành để đảm bảo rằng chế độ an toàn mới không ảnh hưởng đến bất kỳ nhiệm vụ nào khác của bộ não, chẳng hạn như xử lý dữ liệu khoa học do các công cụ của Integral thu thập.”
ổ đĩa ba bánh
Nhóm tích hợp tại ESOC trong quá trình vận hành chế độ an toàn
Điều quan trọng là chế độ an toàn mới có thể giải cứu Integral ngay cả khi một trong các bánh xe phản ứng của nó bị vô hiệu hóa. Để kiểm tra điều này, nhóm đã xoay phi thuyền không thẳng hàng theo bốn hướng khác nhau và giao nhiệm vụ cho chế độ an toàn mới bằng cách sử dụng sự kết hợp khác nhau của ba trong số bốn bánh xe phản ứng của Integral để phục hồi nó mỗi lần.
Chế độ an toàn mới hiện đã được triển khai thành công trên Integral và sẽ hoạt động để giữ cho đài quan sát không gian an toàn khi nó tiếp tục giúp các nhà khoa học làm sáng tỏ một số sự kiện năng lượng và thú vị nhất của Vũ trụ, chẳng hạn như vụ nổ tia gamma, lỗ đen và siêu tân tinh .
Nhóm Integral đã trình bày giải pháp vượt trội thứ ba của tàu vũ trụ trong nhiều năm tại SpaceOps 2023hội nghị lớn nhất thế giới về hoạt động của tàu vũ trụ, tại Dubai vào đầu tháng này.