Obrazový kredit: NASA
Hluboký prostor je chladný. Velmi chladný. To je problém - zejména pokud letíte ve staré kosmické lodi. A vaše zdroje energie ubývají. A palivová potrubí mohla kdykoli zamrznout. Jo, a mimochodem, musíte létat ještě dalších třináct let.
Zní to jako thriller ze sci-fi, ale to se opravdu děje s kosmickou lodí NASA / European Space Agency Ulysses.
Ulysses byl zahájen v roce 1990 na pětileté misi ke studiu slunce. Plavidlo shromáždilo nová data o rychlosti a směru slunečního větru. Objevil 3D tvar slunečního magnetického pole. Zaznamenávala sluneční paprsky na slunci a super sluneční paprsky ze vzdálených neutronových hvězd. Ulysses dokonce prolétl ocasem komety Hyakutake, nečekaného setkání, které potěšilo astronomy.
Mise měla skončit v roce 1995, ale Ulysses byl příliš úspěšný na to, aby skončil. NASA a ESA poskytly tři rozšíření, naposledy v únoru 2004. Ulysses by měl pokračovat v provozu až do roku 2008, o třináct let déle, než se původně plánovalo.
Ulyssesovou rozšířenou misí, jako předtím, je studovat slunce. Ale v tuto chvíli je Ulysses daleko od naší hvězdy. Setkává se s Jupiterem, studuje obří planetu a její magnetické pole. Sluneční světlo venku je 25krát méně intenzivní než to, co zažíváme na Zemi, a Ulysses je nebezpečně chladný.
V 80. letech, kdy byl Ulysses stále na Zemi a byl shromážděn, plánovači misí věděli, že kosmická loď bude muset snášet nějaké nízké teploty. Na palubu tak umístili desítky ohřívačů, všechny poháněné termoelektrickým generátorem radioizotopů nebo „RTG“. Tyto ohřívače udržovaly Ulysses pohodlně v teple.
Ale je tu problém: RTG mizí.
"Výkonový výkon RTG od spuštění kosmické lodi klesá," říká Nigel Angold, Ulysses ESA Spacecraft Operations Manager ve společnosti JPL. Výkon RTG přirozeně mizí, jak se jeho radioaktivní zdroj rozkládá. To je podle očekávání. Plánovači neočekávali 13 let dalších operací.
"Když byl Ulysses uveden na trh v roce 1990, RTG vyprodukoval 285 wattů. Nyní klesá na 207 wattů - sotva dostatek energie pro současný provoz vědeckých přístrojů a topných těles, “poznamenává Angold.
Uvnitř Ulysses se teplota liší od místa k místu. "Mnoho vědeckých nástrojů je již pod bodem mrazu (0 ° C)," říká tepelný inženýr Ulysses Fernando Castro. "To je v pořádku, protože mohou pracovat při nízké teplotě." Ale palivová potrubí jsou jiná věc. Vznáší se asi 3 stupně nad nulou, „a pokud zamrznou, máme potíže.“
Palivová potrubí jsou pro misi kritická. Dodávají pohonnou látku hydrazinu do osmi pohonných jednotek lodi. Přibližně každý týden střílí pozemní regulátory trysky, aby udržovaly Ulyssesovu anténu směřující na Zemi. Pokud hydrazin zamrzne, trysky nebudou fungovat. Žádné poháněče znamenají žádnou komunikaci. Mise by byla ztracena.
Přes kosmickou loď hadí asi osm metrů palivového potrubí. Každé otočení a otočení je možným chladným místem, místem, kde hydrazin může začít tuhnout. "Pokud hydrazin kdekoli zamrzne, nevím, jestli to dokážeme znovu bezpečně rozmrazit," obává se Castro. Když hydrazin zahřívá, expanduje, možná natolik, aby praskl palivovým potrubím. Ulyssesova hnací látka by zbytečně vplazila do vesmíru.
Teplota v jakémkoli daném bodě podél palivových vedení je ohromně citlivá na to, co se děje jinde v kosmické lodi. Zapnutí vědeckého nástroje „zde“ by mohlo způsobit „chlad tam“, protože to odebírá energii od jednoho z topných těles. Vypaluje thruster, přehrává nebo zaznamenává data: téměř cokoli může narušit křehkou tepelnou rovnováhu Ulysses.
Nahoře: Složitý interiér Ulysses. Temné bloky jsou vědecké nástroje a další zařízení. Palivová vedení, označená červenou, modrou a zelenou, vedou z centrálního hydrazinového tanku k tryskám. Klepnutím sem zobrazíte oblasti nejvíce ohrožené mrazem.
Problémy může způsobit i samotný akt odeslání kosmické lodi. Systémový inženýr Andy McGarry vzpomíná: „minulý měsíc jsme posílali Ulyssesovi nějaké nové příkazy, když začala teplota klesat, až 0,8 ° C poblíž palivových potrubí. Byli jsme méně než jeden stupeň od bodu mrazu hydrazinu - příliš blízko pro pohodlí. “
Inženýři rychle zjistili problém. "Všechny vědecké nástroje Ulysses byly aktivovány ke studiu Jupitera," vysvětluje McGarry, "a to vedlo k napínání RTG na jeho hranici." Ulysses by měl potíže s podporou ještě jednoho zařízení. Když ale přišel signál ze Země, automaticky se zapnulo jiné zařízení: dekodér, který převádí rádiové signály do proudu binárních a nul, kterým rozumějí Ulyssesovy počítače. "Dekodér ukradl energii z ohřívačů."
Od té doby se pozemní regulátory naučily udržovat své přenosy do Ulysses krátké, takže teplota nemůže příliš klesnout.
Ulysses se chystá odvrátit od Jupitera a zamířit zpět ke slunci. Solární ohřev nakonec hydrazin udržuje v teple a palubní topení lze vypnout, „ale to se nestane až do roku 2007,“ říká Angold. Mezitím technici JPL neustále sledují kosmickou loď.
Vědec mise Steve Suess v NASA Marshall Space Flight Center věří, že to stojí za námahu. "Rozšířená mise nám dává šanci dozvědět se mnohem více o slunci." Zvláštní zájem je o solární minimum. Vysvětluje, že sluneční aktivita voskuje a ubývá každých 11 let. Ulysses studoval v letech 1994 až 1995 tichou fázi Slunce, Solar Minimum. Teď to Ulysses znovu udělá. "Další solární minimum je naplánováno na rok 2006," říká Suess, "ale nebude to stejné jako dříve." V roce 2001 došlo k převrácení slunečního magnetického pole. Severní pól se posunul na jih a naopak. Magneticky řečeno, slunce je nyní vzhůru nohama. Jak to ovlivní sluneční minimum?
Možná to Ulysses zjistí? pokud nejdřív nezmrzne.
Původní zdroj: NASA Science Story
