La mai mult de doua saptamani de la lansare, Phobos-Grunt, satelitul care trebuia sa aduca Rusia inapoi in misiunile interplanetare dupa o inactivitate de 20 de ani, ramane in continuare captiv intr-o orbita in apropierea Pamantului, dupa o lansare reusita in prima sa parte (separarea de racheta purtatoare Zenit), dar dezastroasa in partea a doua (cand satelitul trebuia sa scape de atractia gravitatiei terestre si sa fie inscris intr-o traiectorie de transfer catre Marte).

Aceste doua saptamani pot fi catalogate drept dramatice pentru echipa de ingineri rusi care coordoneaza salvarea misiunii, atmosfera schimbandu-se pe rand de la pesimism la optimism si invers. Sperantele initiale alimentate de faptul ca rezerva de combustibil a modulului auxiliar de propulsie (cel care trebuia sa faca transferul orbital) este neatinsa si deci, cel putin teoretic, manevrele orbitale s-ar fi putut relua oricand, au scazut treptat, pe masura ce timpul trecea si nu se putea relua comunicarea eficienta cu satelitul.
Singurele date obtinute fusesera imediat dupa lansare cand satelitul confirmase desfacerea panourilor solare. Dupa acest prim contact, doua manevre automate ce trebuiau sa modifice traiectoria satelitului urmau sa aiba loc in afara vizibilitatii statiilor de sol rusesti, dar ele nu s-au mai produs, satelitul intrand (deocamdata din motive neelucidate) in safe-mode si anuland scenariul care fusese impus initial de la sol. Ca o ironie a sortii, primele semne de intrebare au fost ridicate de cativa observatori privati, care au constatat ca satelitul nu isi schimbase orbita asa cum se astepta. Mai tarziu puternicele radare ale sistemului american NORAD, la cererea colegilor rusi, au confirmat esecul manevrelor si faptul ca satelitul a ramas captiv intr-o orbita LEO.

In absenta telemetriei, inginerii de la sol nu pot culege destule informatii cu privire la natura problemelor tehnice de la bord care au condus la aceasta situatie, iar in absenta posibilitatii de a comanda nu se pot lua nici un fel de masuri de corectie.
Desi dupa lansare panourile solare ale satelitului au fost desfacute corect, trebuie spus ca software-ul de bord, cel care controleaza autonom deciziile luate de subsisteme, nu a fost proiectat pentru stationarea indelungata in apropierea Pamantului. La orbita actuala (a carei inaltime variaza intre 200 si 300 km) din cele 89 de minute cat este perioada orbitala, mai mult de 30 de minute sunt petrecute in eclipsa, acolo unde satelitul nu se mai poate incarca direct de la Soare si unde tot consumul de energie de la bord trebuie sustinut de baterii. Mai mult, temperaturile scad dramatic si sistemul de control termic trebuie sa activeze termistori speciale pentru a incalzi satelitul in zonele critice (printre ele si rezervoarele cu hidrazina care trebuie impiedicata sa inghete). Daca nivelul de incarcare al bateriilor coboara sub pragul minim setat (care a fost optimizat pentru alt gen de orbita nu una LEO), satelitul trece in ‘safe-mode’ si consumatorii mari (printre ei si sistemul de comunicatie) sunt opriti automat.
Sansele cele mai bune de comunicare sunt asadar in modul ‘full-Sun’ cand satelitul incepe sa isi revina incet din problemele de energie de care a suferit in eclipsa. Totul intr-un mod ciclic-scurta perioada de functionare, reboot s.a.md- ce va fi probabil intrerupta doar de o interventie manuala a inginerilor de la sol.

Saptamana aceasta dupa o lunga perioada de incercari de a relua comunicatia si dupa o lunga tacere din partea satelitului, a fost receptionata in sfarsit telemetrie. Agentia rusa Roskosmos a cerut ajutorul ESA pentru a folosi puternicele statii de sol ce deservesc misiunile interplanetare europene (Kourou si Perth).
Amplasata strategic pe portiunea expusa luminii solare din orbita lui Phobos-Grunt, acolo unde, cum spuneam anterior, sansele ca satelitul sa aiba destula putere pentru a activa transponderele sunt maxime, statia din Perth/Australia a fost dedicata pentru cateva ore pe zi exclusiv proiectului rusesc si operand cu o strategie speciala, a reusit in cele din urma sa primeasca date de la satelit.

Statia de sol din Perth
http://www.spacealliance.ro/plugin/gei-gs.aspx

A fost o victorie mica dupa cum s-a dovedit ulterior, pentru ca satelitul nu este foarte stabil in zbor, rotindu-se permanent si facand dificila directionarea semnalului de la sol catre antenele de bord pentru un interval mai lung (o problema care trebuie rezolvata cu maxima prioritate daca va trebui incarcata o noua versiune de SW care sa rezolve deficientele curente- operatiune care necesita timp si stabilitate).
Mai precis, primul semnal a fost receptionat pe 22 noiembrie intre 20:21–20:28 atunci cand s-a reusit comandarea receptorului de la bord si activarea downlinkului. In noaptea de 23 spre 24 noiembrie (in Europa) au urmat alte cinci contacte intre orele 20:19 si 04:08 UTC, fiecare contact sub 10 minute pentru ca satelitul, aflat in orbita joasa se misca foarte repede si elevatia scade. Primele doua 20:21–20:28 UTC si 21:53–22:03 UTC au fost reusite, cu un semnal mult mai puternic decat in ziua anterioara pentru ca acum se cunostea mai bine pozitia catre care trebuia orientata antena, dar in celelalte trei satelitul a venit inca o data tacut.
24 spre 25 noiembrie a inclus inca 4 contacte cu statia de sol intre 20:12 si 04:04 UTC, dar si acestea au fost in final doar de ascultare pentru ca nu a mai fost receptionat semnal de la satelit.

Acest razboi de recuperare a platformei Phobos-Grunt este in primul rand unul contra cronometru pentru ca toti satelitii construiti de noi folosind tehnologia actuala, datorita distantelor interplanetare mari si limitarilor propulsiei obtinute, nu pot ajunge direct la tinta ci folosesc tehnici indirecte pentru a-si atinge obiectivul (gravitatii asistate de alte planete, manevre orbitale complexe etc). Strict in cazul probelor care calatoresc catre Marte, exista o fereastra ideala de lansare, odata la fiecare 2 ani, atunci cand Pamantul si Marte sunt aliniate la o distanta minima.
Anul acesta, fereastra se va inchide la inceputul lui decembrie, astfel ca, daca inginerii rusi nu vor prelua controlul lui Phobos-Grunt pana la acea data, satelitul va pierde aceasta oportunitate si va trebui sa reziste inca doi ani pana cand urmatoarea ocazie se va ivi. Insa este greu de crezut ca o va face si cel mai probabil vom asista inca o data la o reintrare spectaculoasa in atmosfera Pamantului. Conform unor calcule preliminare, fara interventii de la sol, acest lucru se va produce undeva intre jumatatea lunii decembrie si sfarsitul lunii ianuarie 2012.

In prima parte a articolului nostru in care ne-am referit la sonda ruseasca am evitat sa facem speculatii nefondate pentru ca informatiile care aparusera public erau minime si asa cum SpaceAlliance si-a obisnuit cititorii, articolele noastre isi doresc sa fie corecte si de o buna factura tehnica.
Incet incet insa, puzzle-ul Phobos-Grunt incepe sa fie reconstruit si acesta este si motivul revenirii cu acest nou articol in care vom incerca sa prezentam in detaliu misiunea ruseasca, evolutia sa in perioada post-lansare si de ce nu sa evaluam sansele reale de a repune in functiune satelitul, sau in caz contrar sa discutam ce lectii pot fi invatate in asa fel incat sa se evite repetarea greselilor de acum.


Proiectul Phobos-Grunt  a pornit la drum in anul 1996 cu obiective extrem de ambitioase- de a ajunge pe satelitul natural al lui Marte, de a colecta mostre de sol si de a le intoarce inapoi pe Pamant.

Phobos, de forma elipsoida si masurand 20x28 km, este una din lunile lui Marte despre care se crede ca ar fi de fapt un asteroid capturat de gravitatia planetei. Oamenii de stiinta spera ca suprafata lui Phobos sa fie acoperita cu material provenit din bombardamentul asupra lui Marte al asteroizilor care traverseaza sistemul solar - material din al carui studiu se pot afla informatii foarte bune despre trecutul geologic al planetei.

Ultima misiune martiana ruseasca fusese Mars 96, iar ultima misiune interplanetara de succes fusese a doua proba lansata in 1988 in programul Phobos. Rusia are un record absolut negativ in privinta misiunilor spre Marte – din cele 20 de probe lansate anterior toate au esuat.

Phobos-Grunt a costat in total (incluzand costurile post lansare- adica partea de operatiuni sau investigatiile stiintifice) 5 miliarde de ruble adica aproximativ 163 milioane de dolari-un cost incredibil de mic fata de misiunile similare europene sau americane (cu bugete masurate in miliarde de dolari), cu atat mai mult cu cat asteptarile sunt atat de mari. Nu trebuie sa uitam insa ca multe din companiile implicate in constructia satelitului sunt controlate de stat si costurile publicate nu sunt intotdeauna si cele reale (multe din cheltuieli fiind ferite de ochii publicului larg).
In plus, dupa o subfinantare de peste 20 de ani in domeniul aerospatial, inginerii rusi au trebuit sa porneasca acest program de la zero- astfel ca aproximativ 90% din componente sunt noi, netestate in misiuni anterioare in spatiu.
Satelitul propriu zis a avut ca prim contractor compania NPO Lavochkin in timp ce partea de instrumentatie stiintifica a fost coordonata de Institute of Space Research, IKI ce tine de Russian Academy of Sciences. Acesta din urma a integrat practic instrumentie construita in mai multe tari (Franta, Germania, Italia, Bulgaria etc):
•    Gas Analytic Package (GAP):
-    Thermal-Differential Analyzer
-    Tunable Diode Laser Spectrometer
-    Gas-Chromatograph
-    Mass-Spectrometer
•    Manipulator Instruments Set:
-    APX spectrometer
-    Mössbauer spectrometer
-    Micro-TV
•    Gamma Spectrometer
•    Neutron Spectrometer
•    IR Spectrometer
•    Laser TOF Mass Spectrometer
•    Secondary Ions Mass Spectrometer
•    Thermal Sensor
•    Long-wave penetrating Radar
•    Seismometer
•    Navigation TV system
•    Panoramic TV camera
•    Visible Optical Spectrometer
•    Infrared Optical Spectrometer
•    Dust counter
•    Solar occultation spectrometer (TIMM-2)
•    Plasma Science Package:
-    Planetary Ion Spectrometer
-    Electron spectrometer
-    Magnetometer
•    Solar sensor
•    Ultra Stable Oscillator

Phobos-Grunt, cea mai mare proba construita de programul spatial rus (13.5 tone la lansare incluzand combustibilul) are trei mari parti constituente:
-modulul de transfer interplanetar sau “cruise stage”
-modulul de transport al probelor de sol inapoi pe Pamant sau “return vehicle”
-modulul auxiliar de propulsie sau “main propulsion unit”

La bordul lui Phobos-Grunt, in urma unui acord bilateral convenit in 2006, a fost instalat si un satelit chinezesc, Yinghuo-1 –prima misiune a Chinei catre Marte. Yinghuo-1 este un minisatelit de 0.75 m x 0.75 m x 0.60 m cu o greutate de 110 kg.
Echipat cu panouri solare a caror lungime atunci cand sunt desfacute ajunge la 7.85 m el va calatori la bordul lui Phobos-Grunt in timpul calatoriei interplanetare. Inainte de a ajunge la Marte, el se va separa de sonda principala Phobos-Grunt si va intra intr-o orbita stabila 800 km x 80.000 km x 5 grade inclinatie in jurul planetei. In aceasta orbita satelitul va executa o rotatie completa in aproximativ 3 zile.
Timp de un an atat cat este durata de viata estimate Yinghuo-1 va realiza studii asupra conditiilor din jurul lui Marte, va face fotografii cu suprafata martiana si investigatii asupra campului magnetic, vantul solar etc.



Urmariti in timp real incercarea de a repune sonda Phobos-Grunt pe o traiectorie de transfer catre Marte
http://www.spacealliance.ro/satprop_GE/SatPropagatorApplet.html

Credit Roskosmos & ESA

Copyright SpaceAlliance.ro