Na de succesvolle lancering van NASA's Lucy-ruimtevaartuig op 16 oktober 2021, zat een groep ingenieurs rond een lange vergadertafel in Titusville, Florida. Lucy was slechts enkele uren bezig met zijn 12-jarige vlucht, maar er was een onverwachte uitdaging opgedoken voor de allereerste Trojaanse asteroïde-missie.

Gegevens gaven aan dat een van Lucy's zonnepanelen die de systemen van het ruimtevaartuig van stroom voorziet - ontworpen om te ontvouwen als een handventilator - niet volledig was geopend en vergrendeld, en het team was aan het uitzoeken wat te doen.

Teams van NASA en Lucy-missiepartners kwamen snel samen om problemen op te lossen. Aan de telefoon waren teamleden van Lockheed Martin's Mission Support Area buiten Denver, die in direct contact stonden met het ruimtevaartuig.

Het gesprek was stil, maar toch intens. Aan het ene uiteinde van de kamer zat een ingenieur met gefronste wenkbrauwen een papieren bord op dezelfde manier te vouwen en uit te vouwen als Lucy's enorme cirkelvormige zonnepanelen.

Er waren zoveel vragen. Wat er is gebeurd? Was de array überhaupt open? Was er een manier om het te repareren? Zou Lucy in staat zijn om veilig de manoeuvres uit te voeren die nodig zijn om haar wetenschappelijke missie te volbrengen zonder een volledig opgestelde array?

Nu Lucy al snel op weg was door de ruimte, stond er veel op het spel.

Binnen enkele uren verzamelde NASA Lucy's anomalie-responsteam, bestaande uit leden van het Southwest Research Institute (SwRI) van de wetenschappelijke missie in Austin, Texas; missieoperaties leiden NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland; ruimtevaartuigbouwer Lockheed Martin; en Northrop Grumman in San Diego, ontwerper en bouwer van zonnepanelen.

"Dit is een getalenteerd team dat zich sterk inzet voor het succes van Lucy", zegt Donya Douglas-Bradshaw, voormalig Lucy-projectmanager van NASA Goddard. "Ze hebben dezelfde gretigheid en toewijding die ons tot een succesvolle lancering hebben gebracht tijdens een once-in-a-lifetime pandemie."

Verenigd in hun streven om ervoor te zorgen dat Lucy zijn volledige potentieel zou bereiken, begon het team aan een grondige diepe duik om de oorzaak van het probleem te achterhalen en de beste weg voorwaarts te ontwikkelen.

Aangezien het ruimtevaartuig verder volkomen gezond was, haastte het team zich nergens tegenaan.

"We hebben een ongelooflijk getalenteerd team, maar het was belangrijk om ze de tijd te geven om uit te zoeken wat er is gebeurd en hoe ze verder moeten", zegt Hal Levison, hoofdonderzoeker van Lucy bij SwRI. "Gelukkig was het ruimtevaartuig waar het moest zijn, nominaal functionerend en, belangrijker nog, veilig. We hadden tijd."

Het team bleef gefocust gedurende vele lange dagen en nachten en werkte de opties door. Om Lucy's zonnepaneelconfiguratie in realtime te evalueren, vuurde het team stuwraketten op het ruimtevaartuig af en verzamelde gegevens over hoe die krachten het zonnepaneel deden trillen. Vervolgens voerden ze de gegevens in een gedetailleerd model van de motorassemblage van de array in om te concluderen hoe rigide Lucy's array was, wat hielp om de oorzaak van het probleem te achterhalen.

Eindelijk kwamen ze achter de oorzaak:een koord dat was ontworpen om Lucy's enorme zonnepaneel open te trekken, was waarschijnlijk op zijn spoelachtige spoel gesnauwd.

Na maanden van verder brainstormen en testen, besloot Lucy's team twee mogelijke paden voorwaarts te vinden.

In één geval zouden ze harder aan het koord trekken door de back-up-implementatiemotor van de array tegelijk met de primaire motor te laten draaien. De kracht van twee motoren moet ervoor zorgen dat het vastgelopen koord verder kan worden opgerold en het vergrendelingsmechanisme van de array kan worden ingeschakeld. Hoewel beide motoren oorspronkelijk nooit bedoeld waren om tegelijkertijd te werken, gebruikte het team modellen om ervoor te zorgen dat het concept zou werken.

De tweede optie:gebruik de array zoals deze was:bijna volledig ingezet en genereert meer dan 90% van het verwachte vermogen.

"Elk pad bracht een bepaald risico met zich mee om de wetenschappelijke basisdoelen te bereiken", zegt Barry Noakes, hoofdingenieur diepe ruimteverkenning van Lockheed Martin. "Een groot deel van onze inspanning was het identificeren van proactieve acties die het risico in beide scenario's beperken."

Het team heeft voor beide opties mogelijke uitkomsten in kaart gebracht en getest. Ze analyseerden uren aan testbeelden van de array, construeerden een replica op de grond van de motorassemblage van de array en testten de replica voorbij zijn limieten om de risico's van verdere implementatiepogingen beter te begrijpen. Ze ontwikkelden ook speciale, high-fidelity software om Lucy in de ruimte te simuleren en mogelijke rimpeleffecten te meten die een herschikkingspoging op het ruimtevaartuig zou kunnen hebben.

"De samenwerking en het teamwerk met de missiepartners was fenomenaal", zegt Frank Bernas, vice-president, ruimtevaartcomponenten en strategische bedrijven bij Northrop Grumman.

Na maanden van simulaties en testen besloot NASA verder te gaan met de eerste optie:een poging in meerdere stappen om het zonnepaneel volledig opnieuw in te zetten. In mei en juni gaf het team zeven keer het bevel aan het ruimtevaartuig om tegelijkertijd de primaire en back-upmotoren voor de plaatsing van zonnepanelen te laten draaien. De poging slaagde, het koord naar binnen trekken en de array verder openen en spannen.

De missie schat nu dat Lucy's zonnepaneel tussen 353 graden en 357 graden open is (van de 360 ​​graden in totaal voor een volledig ingezette array). Hoewel de array niet volledig is vergrendeld, staat deze onder aanzienlijk meer spanning, waardoor deze stabiel genoeg is voor het ruimtevaartuig om te werken zoals nodig is voor missies.

Het ruimtevaartuig is nu klaar en in staat om de volgende grote missiemijlpaal te voltooien:een assistentie door de zwaartekracht van de aarde in oktober 2022. Lucy zal naar verwachting in 2025 bij zijn eerste asteroïde doelwit aankomen. + Verder verkennen

NASA's Lucy-missie is een 'go' voor poging tot plaatsing van zonnepanelen