science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Johns Hopkins-ingenieurs helpen NASA bij het herstellen van verbindingen met lang verloren gewaande zombiesatelliet

Wanneer ruimtevaartingenieurs een satelliet lanceren, ze verwachten niet dat het voor altijd zal duren. Dus toen de NASA-orbiter, bekend als IMAGE, uit het zicht verdween na vijf jaar in een baan om de aarde, weinigen waren gealarmeerd.

Wat het veld deed verdoven, kwam afgelopen januari, toen een amateursatellietkijker IMAGE na twaalf jaar opnieuw in de lucht zag - en besefte dat het nog steeds probeerde met de aarde te praten.

"Ik ben op dit gebied sinds de late jaren 1980, en het gebeurt bijna nooit dat een verloren ruimtevaartuig wordt teruggevonden, vooral na zo lang, " zei Jeffrey JE Hayes, programmadirecteur voor missies op het NASA-hoofdkwartier in Washington. "IMAGE is deze zombie die weer tot leven kwam."

Nu werken ruimtewetenschappers in de Verenigde Staten weer aan het lang verloren gewaande ruimtevaartuig, proberen om NASA te helpen regelmatig contact te houden en de controle te behouden. Onder hen is een team van het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory in Laurel, md.

Het was Bill Dove, een ingenieur die de satellietcommunicatiefaciliteit van het Hopkins-lab beheert, en zijn collega Tony Garcia, hoofdingenieur in de ruimteverkenningssector van APL, die het voortouw nam bij het blokkeren van de communicatie met het $ 150 miljoen vaartuig, voor het eerst gelanceerd in 2000. Ze hebben maandenlang de signalen gedownload en aan NASA doorgegeven.

Nadat ze de communicatie tussen het ruimtevaartuig en de aarde herstelden, het signaal was in februari drie weken sterk voordat het weer uitviel. In maart keerde het zwakker terug, kwam begin deze maand sterk terug.

Het APL-team heeft de hele procedure gevolgd, en duif, een 38-jarige veteraan van het veld, zei dat hij nog nooit een dergelijk project heeft gehad.

"We hebben een zeldzame en unieke technische uitdaging gekregen, " zei hij. "We blijven (radiocommunicatie) ontvangen van IMAGE, en we helpen NASA zo veel als we kunnen."

Het verhaal van IMAGE begon tegen het einde van het laatste millennium, toen wetenschappers van het Southwest Research Institute in San Antonio, Texas, en elders om de relatie te onderzoeken tussen zonnewind - de stroom geladen deeltjes die vanuit de bovenste atmosfeer van de zon de ruimte instroomt - en de magnetosfeer, de uitgestrekte, dynamische bol van magnetisch gas die de aarde omringt en haar bewoners tegen de zon beschermt.

Ze wilden meer leren over hoe veranderingen in de snelheid, dichtheid en temperatuur van zonnewind beïnvloeden de atmosferische omstandigheden op aarde, met name hoe ze aurora borealis en aurora australis creëren en vormgeven, het noorder- en zuiderlicht.

Daartoe, NASA ontwierp en bouwde Imager voor Magnetopauze-naar-Aurora Global Exploration, het eerste ruimtevaartuig ooit gewijd aan het produceren van zichtbare afbeeldingen van de magnetosfeer.

Het bureau lanceerde IMAGE, een op zonne-energie werkende, 1, 087-pond zeshoekige satelliet met zes gespecialiseerde imagers, of camera's, aan boord — op 25 maart 2000.

Het cirkelde rond de aarde rond de noord- en zuidpool op een hoogte van 650 kilometer, het produceren van de eerste uitgebreide beelden van het plasma in de binnenste magnetosfeer van de aarde, of plasmasfeer.

Hoewel astrofysici weten dat de magnetosfeer reageert op zonnewinden wanneer die winden snelheden van enkele honderden kilometers per uur bereiken, ze proberen nog steeds "het eigenlijke mechanisme tot in de kleinste details te begrijpen, ' zei Hayes.

IMAGE deed het onverwacht goed in het geven van antwoorden. Het zond beelden uit die leidden tot 39 nieuwe ontdekkingen, waaronder enkele die theoretische voorspellingen bevestigden en andere die nieuwe, onvoorspelbare kenmerken.

Het NASA-hoofdkwartier had het net als de op één na meest waardevolle ruimtefysica-missie beschouwd toen het plotseling donker werd en niet meer reageerde op commando's op 18 december. 2005.

Er kwamen verschillende theorieën naar voren over waarom - de meest genoemde was een kortgesloten stroomomvormer - maar er kwam geen duidelijk antwoord naar voren.

Na maanden proberen het contact te herstellen, NASA annuleerde de missie en de financiering ervan.

"Op een gegeven moment, je moet je verliezen beperken, " zei Hayes, wiens huidige projecten het toezicht houden op het Voyager-programma en de Hubble-ruimtetelescoop.

Toen afgelopen winter, Scott Tilley, een hobbyist-astronoom in Roberts Creek, Brits Colombia, in de buurt van Vancouver, was op 20 januari op zoek naar een andere satelliet toen hij een object zag ongeveer waar IMAGE zou zijn geweest als het functioneel zou zijn geweest - een object dat een radiosignaal uitzond dat vergelijkbaar was met het laatste dat IMAGE had verzonden.

Hij informeerde NASA, waar verbaasde ambtenaren, inclusief Hayes, vroeg verschillende van de aangesloten luchtobservatiestations van het bureau om meer gedetailleerde tests uit te voeren.

De sites omvatten Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Wallops Flight Facility op Virginia's Eastern Shore en White Sands Test Facility in Las Cruces, NM

Goddard vond het nieuwe signaal op vrijdag, 26 januari maar het was Hopkins APL die de volgende cruciale stappen zette.

Dove en Garcia draaiden de 60-voet satellietschotel van de faciliteit in de richting van de verwachte locatie van het ruimtevaartuig. Dat weekend, Dove heeft de 56 jaar oude antenne opnieuw geconfigureerd, zodat hij signalen van de IMAGE-apparatuur kan ontvangen. waarvan een groot deel in de tussenliggende jaren achterhaald was.

Op maandag, Garcia ging aan het werk.

Hij stelde het gezichtsveld van de antenne in stappen van een halve graad bij, vervolgens op de radiofrequentie van het bewegende object ingesteld, wat precies 44,44 kilobits per seconde bleek te zijn.

"Tony werkte met wat ik zijn 'magie' noem, '" zei Dove. "Hij gebruikte in feite zijn meer dan 30 jaar expertise om de waarden te veranderen, beetje bij beetje, totdat hij de code kraakte."

Ze hadden 'telemetrisch slot' bereikt. Gegevens van de satelliet begonnen binnen te stromen.

Hopkins APL heeft niet de faciliteiten om dergelijke gegevensbestanden te interpreteren, maar de ingenieurs stuurden ze naar NASA, die het snel gebruikte om de ruimtevaartuig-ID-166 van het object te decoderen.

Richard J. Burley, de oorspronkelijke missiedirecteur voor IMAGE, Tilley per e-mail op de hoogte, en de ruimtefanaat tweette het nieuws aan de wereld.

"NASA bevestigt dat IMAGE inderdaad leeft!" Hij schreef.

Vroege informatie van het ruimtevaartuig waren 'huishoudelijke' gegevens die de toestand aangeven - die volgens Hayes 'verrassend gezond' is.

Ten minste drie belangrijke wetenschappelijke instrumenten zijn uitgeschakeld, Hayes zei, en de inconsistentie van zijn signalen - BEELD "verdwenen" opnieuw, en zijn signalen fluctueerden enorm - suggereren dat het nu door de ruimte "tuimelt", wat betekent dat de spincontrole niet klopt.

Ingenieurs zijn er tot nu toe niet in geslaagd om de tweerichtingscommunicatie tot stand te brengen die ze nodig zouden hebben om problemen op het vaartuig op te lossen, laat staan ​​zijn oorspronkelijke missie herleven.

Dat soort happy end, Hayes zei, zou vereisen dat ingenieurs zo'n duidelijke controle over het vaartuig vertonen dat de beoordelingscommissie van NASA de financieringsstroom opnieuw zou goedkeuren in een tijd waarin de concurrentie om fondsen tussen missies heviger is dan ooit.

Ondertussen, Duif, Garcia en hun tegenhangers bij Goddard, White Sands en elders werken in hun eigen tijd - en gebruiken de uren die ze kunnen beveiligen op NASA's drukke wereldwijde antennenetwerk - om IMAGE te bewaken.

"We wachten allemaal nog steeds op die openbaring wanneer we op het juiste moment op het juiste pad komen, en niet alleen vergrendelen, maar ook controle uitoefenen, ' zei Hayes. 'Is het een schot in de roos? Ja, maar ik heb lang geleden iets belangrijks geleerd:ruimtevaartuigen doen hele vreemde dingen."

©2018 The Baltimore Sun
Gedistribueerd door Tribune Content Agency, LLC.