Tres horas para salvar Integral

Como resultado del giro de la nave espacial, los datos solo llegaban al control de tierra de manera irregular y las baterías se descargaban rápidamente. Con solo unas pocas horas de energía, parecía posible que la misión de 19 años se perdiera.

El Equipo de Control de Vuelo Integral, junto con los Equipos de Dinámica de Vuelo y Estación Terrestre de la ESA ESOC control de misión, equipos en ESAC y Airbus Defence & Space, listo para trabajar. Con pensamiento rápido y soluciones ingeniosas, encontraron el problema y rescataron la misión.

¿Que demonios?

Un Single Event Upset (SEU) ocurre cuando una partícula cargada golpea una parte sensible del equipo eléctrico, provocando un ‘cambio de estado’ único que interrumpe su funcionamiento. Estas partículas cargadas ‘ionizadas’ a menudo provienen del Sol cuando arroja materia y energía durante las erupciones solares o las eyecciones de masa coronal.

“No creo que el SEU en esta ocasión haya sido causado por nuestra estrella local, ocasionalmente gruñona. Este ataque se produjo en un día en el que no se observó ninguna actividad meteorológica espacial relevante ”, explica Juha-Pekka Luntama, director de la ESA. Clima espacial.

«Basado en una discusión con nuestros colegas en el Equipo de Control de Vuelo, parece que la anomalía fue provocada por partículas cargadas atrapadas en los cinturones de radiación alrededor de la Tierra».

los Cinturones de radiación Van Allen son dos regiones en forma de rosquilla que rodean la Tierra, donde las partículas cargadas de energía están atrapadas dentro del campo magnético de la Tierra. Sus propiedades varían según actividad solar y representan un peligro para los satélites y los seres humanos en el espacio que los atraviesan. Debido a que el punto más bajo de la órbita de Integral está ahora a solo 1500 km de la superficie de la Tierra, la nave espacial pasa a través de ambos cinturones de radiación en su órbita.

‘Darmstadt, tenemos un problema’

Integral usa ‘ruedas de reacción’, ruedas que almacenan energía mientras giran, para controlar sutilmente la dirección en la que apunta la nave espacial sin la necesidad de propulsores.

De repente, una de estas ruedas de reacción se detuvo y, debido a la ley de conservación de la energía, esa fuerza de giro que anteriormente estaba en la rueda tuvo que ir a otro lugar: la nave espacial completa. La nave espacial comenzó a girar, activando un modo de actitud segura de emergencia que, desafortunadamente, debido a un falla anterior, ya no era confiable y no logró estabilizar la misión.

Los equipos en tierra reactivaron la rueda de reacción, pero la nave siguió girando a una velocidad promedio de aproximadamente 17 grados por minuto (aproximadamente una rotación cada 21 minutos), además de tambalearse de manera impredecible sobre sus ejes. Puede que esto no parezca mucho, pero la nave espacial giraba cinco veces su máximo cuando estaba bajo control.

“Los datos provenientes de Integral estaban entrecortados y llegaban por períodos cortos debido a que giraban. Esto hizo que el análisis fuera aún más difícil ”, explica Richard Southworth, director de operaciones de la misión.

«Las baterías se estaban descargando, ya que solo había períodos de carga breves cuando los paneles miraban brevemente al sol».

El primer desafío fue disminuir el consumo de energía de Integral para ganar más tiempo. Las primeras estimaciones de la carga restante antes del apagón y la pérdida del satélite fueron de solo tres horas. Paso a camino, apagando varios instrumentos y componentes no críticos, esto aumentó a más de seis horas. Siguiente camino: detener el giro.

Con el apoyo de expertos de la industria, el equipo de ESOC analizó el estado de las ruedas de reacción y elaboró ​​una serie de comandos para cambiar su velocidad y frenar el satélite giratorio. A última hora de la tarde, los comandos fueron enviados e inmediatamente mostraron éxito, pero pasaron otras tres largas horas previamente a que el satélite estuviera completamente bajo control y fuera de peligro inmediato.

El momento del ‘Apolo 13’ de Integral

“Todos dieron un gran suspiro de alivio. Esto estuvo muy cerca, y nos sentimos inmensamente aliviados de sacar a la nave espacial de esta experiencia ‘cercana a la muerte’ ”, recuerda Andreas Rudolph, Jefe de la División de Misiones de Astronomía en el Departamento de Operaciones de Misiones de ESOC.

“La mayor parte del equipo de control estaba trabajando desde casa en este punto – ¡yo estaba siguiendo las operaciones desde el tren! – y trabajé hasta las cuatro de la mañana para que la nave espacial se estabilizara completamente, volviera a su posición y mirara al Sol para recargar sus baterías ”.

Desafortunadamente, unas horas más tarde, cuando el equipo se volvió a reunir para discutir los próximos pasos, la nave espacial comenzó a girar una vez más, sus ruedas de reacción volvieron a girar a alta velocidad. La razón de esto aún no se comprende completamente, pero se cree que está asociada con una ‘ocultación del rastreador de estrellas’ o ‘cegamiento’ que no fue manejada correctamente por los sistemas de control del satélite, efectivamente cuando la Tierra se interpone en el camino de la vista de la nave espacial de las estrellas, que utiliza para orientarse.

El equipo repitió los pasos de los días anteriores para estabilizar la nave espacial y regresar a una posición apuntando al Sol, esta vez sin interponerse en el camino de los rastreadores de estrellas. La recuperación tomó solo un par de horas, poniendo en práctica las lecciones aprendidas desde la primera vez.

Desde entonces, Integral ha permanecido bajo control y, a partir del 27 de septiembre, todos los sistemas vuelven a estar en línea. Desde el 1 de octubre, después de una revisión prolongada, sus instrumentos están de regreso observando el Universo de alta energía.

Uno de los primeros objetivos de Integral será observar estrellas masivas en la región de Orión y estudiar el impacto en su entorno cuando se conviertan en supernovas.

“También volvemos a las observaciones del ‘objetivo de la oportunidad’, lo que significa que Integral está reaccionando de nuevo rápidamente para estudiar eventos explosivos inesperados en el Universo”, dice Erik Kuulkers, Científico de Proyectos de Integral de la ESA.

Un problema de empuje

No es la primera vez que esta misión de casi 20 años cedió al equipo de control del Centro de Operaciones ESOC de la ESA. un susto. El año pasado, Integral encendió sus propulsores posiblemente por última vez planificada, después de una falla en su sistema de propulsión.

Es este sistema de propulsión deficiente lo que significó que un Modo Seguro normalmente rectificante no fue efectivo en esta ocasión. Con el modo ahora desactivado, el equipo de control está trabajando en una nueva secuencia de rescate automático que debería imitar muchas de las operaciones realizadas después de esta anomalía, solo que mucho más rápido.

Cuando el sistema de propulsión falló, el equipo se dio cuenta de que tendrían que aprender a maniobrar el satélite de cuatro toneladas utilizando únicamente sus ruedas de reacción altamente sensibles, para descargar energía en períodos regulares y contrarrestar las fuerzas en la nave espacial, incluido el suave empujón de la luz del sol. . Era una solución que nunca antes se había probado.

“No creí que fuera posible al principio. Verificamos con nuestros colegas de dinámica de vuelo y la teoría indicó que funcionaría. Después de hacer una simulación, la probamos en la nave espacial. Funcionó ”, explica Richard.

“Gracias a nuestro equipo de ingenio rápido y la ayuda de expertos de toda la industria, Integral sigue vivo. Con casi dos décadas de antigüedad, está superando con creces las expectativas de lo que debía ser una misión de cinco años «.

Escuche a Richard relatar la historia del anterior rescate y actualización de Integral y el increíble trabajo en equipo que salvó la misión, en el último episodio de la Podcast de operaciones espaciales de la ESA.