Om de zoveel tijd, uw smartphone of tablet krijgt nieuwe software om de functionaliteit te verbeteren en de levensduur te verlengen. Nutsvoorzieningen, ESA's Mars Express krijgt een nieuwe installatie, geleverd over meer dan 150 miljoen km ruimte.

Met bijna 15 jaar in een baan om de aarde, Mars Express - een van de meest succesvolle interplanetaire missies ooit - ligt op schema om nog vele jaren kritische wetenschappelijke gegevens te verzamelen dankzij een nieuwe software-installatie die is ontwikkeld door de missieteams van ESA.

De nieuwe software is ontworpen om een ​​probleem op te lossen dat iedereen die nog steeds een vijf jaar oude laptop gebruikt goed kent:na jaren van intensief gebruik, sommige componenten beginnen gewoon te verslijten.

Het ruimtevaartuig arriveerde in december 2003 bij Mars, over wat een missie van twee jaar zou worden. Het heeft meer dan 14 jaar besteed aan het verzamelen van een schat aan gegevens van de Rode Planeet, het maken van hoge resolutie beelden van een groot deel van het oppervlak, het detecteren van mineralen op het oppervlak die zich alleen vormen in aanwezigheid van water, het detecteren van hints van methaan in de atmosfeer en het uitvoeren van close flybys van de raadselachtige maan, Phobo's.

Vandaag, Mars Express is in goede staat, met slechts een kleine verslechtering van de prestaties, maar de gyroscopen zijn bijna defect.

Gyros is slecht geworden

Deze zes gyroscopen meten hoeveel Mars Express rond een van zijn drie assen draait. Samen met de twee starttrackers van het ruimtevaartuig, ze bepalen de oriëntatie in de ruimte.

Dit is van cruciaal belang om zijn grote parabolische radioantenne op de aarde te richten en zijn instrumenten – zoals de stereocamera met hoge resolutie – op Mars te richten.

Startrackers zijn eenvoudig, point-and-shoot camera's die beelden vastleggen van het sterrenveld op de achtergrond en, met wat slimme verwerking, worden gebruikt om de oriëntatie van het vaartuig in de ruimte om de paar seconden te bepalen.

De rotatie-informatie van de gyros vult de informatie in tussen deze snapshots en ook wanneer de trackers de sterren uit het oog verliezen - wat minuten of zelfs uren kan duren.

"Na te hebben gekeken naar variaties in de intensiteit van de interne lasers van de gyroscopen, we realiseerden ons vorig jaar dat, met ons huidige gebruik, vier van de zes gyroscopen neigden naar falen, ", zegt James Godfrey, operations manager van ruimtevaartuigen.

"Mars Express is nooit ontworpen om te vliegen zonder dat de gyroscopen continu beschikbaar zijn, dus we konden ergens tussen januari en juni 2019 een zeker einde aan de missie voorzien."

Ingenieurs wisten, echter, door jarenlange ervaring met soortgelijke gyros op eerdere missies, inclusief Rosetta en ERS-2, dat het mogelijk zou zijn om de missie voornamelijk te vliegen met behulp van zijn starttrackers, waarbij de gyros slechts af en toe aan staat, om hun leven te verlengen.

15 jaar oude code hacken

"Vliegen op starttrackers met de gyroscopen grotendeels uitgeschakeld betekende dat een aanzienlijk deel van de 15 jaar oude software op Mars Express zou moeten worden herschreven, en dit zou een grote uitdaging zijn, ", zegt operations engineer Simon Wood.

Terwijl de bouwer van het ruimtevaartuig veel hulp bood, het was grotendeels aan de teams van ESA om de code te openen, de software herschrijven, test het en bereid het zo snel mogelijk voor om te uploaden.

"We werden ook geholpen doordat we code konden nemen die op Rosetta werd gevlogen en deze in de begeleidingssoftware van Mars Express konden transplanteren, ’ voegt Simon eraan toe.

Een enorme, inspanning van meerdere maanden gevolgd, waarbij teams uit het hele Agentschap betrokken waren bij de ontwikkeling van de nieuwe software waarmee Mars Express kan blijven vliegen. Dit betekende ook belangrijke veranderingen in de planning van instrumentwetenschap.

"We wisten niet of zo'n enorme revisie mogelijk was - het was nog niet eerder gedaan, vooral omdat we in een race tegen de klok zouden zitten om het te voltooien. Maar geconfronteerd met het bijna zekere einde van de missie, wat begon als wilde speculatie tijdens een theepauze op een middag afgelopen zomer heeft ertoe geleid dat de volledige herschrijving nu klaar is om te verzenden."

De nieuwe software werd eerder dit jaar afgerond, en is zorgvuldig getest om ervoor te zorgen dat het werkt zoals bedoeld.

Wel of niet doorgaan

De poging is gisteren gelukt, toen het missieteam bijeenkwam voor een kritische go/no-go-vergadering met de ESA-managers om definitieve goedkeuring te krijgen om de nieuwe software te activeren.

De nieuwe code is zondag daadwerkelijk geüpload naar een reservegeheugen, maar net zoals wanneer uw telefoon of tablet een software-upgrade krijgt, missiecontrollers zullen Mars Express moeten afsluiten en een herstart moeten activeren om de nieuwe code uit te voeren, een cruciale stap gezet voor 16 april.

Als alles gaat zoals verwacht, de missieteams zullen dan ongeveer twee weken besteden aan het testen en opnieuw configureren van het ruimtevaartuig om ervoor te zorgen dat alles naar behoren werkt voordat de normale wetenschappelijke operaties worden hervat.

"Vergelijkbaar, maar veel kleinere reparaties, zijn in het verleden ontwikkeld voor andere missies met oude gyros, zoals Rosetta, maar dit is zeker de meest complexe en uitgebreide softwareherschrijving die we in het recente geheugen hebben gedaan, ", zegt missiemanager Patrick Martin.

"Dankzij de vaardigheid van de teams van ESA, Mars Express zal tot ver in de jaren 2020 vliegen, afhankelijk van de brandstoftoevoer, en nog vele jaren excellente wetenschap te blijven leveren.

"Ik kijk uit naar voortdurende gezamenlijke wetenschappelijke campagnes tussen Mars Express en andere Mars-missies zoals ESA's Trace Gas Orbiter en inkomende rover-missies."