Peste o luna vom asista la un alt eveniment istoric pentru domeniul explorarii spatiale: satelitul japonez Akatsuki va incerca din nou, dupa cinci ani de la precedenta oportunitate, sa intre intr-o orbita stabila in jurul planetei Venus. Ar fi un moment foarte potrivit pentru comunitatea stiintifica internationala de a-si relua studiile asupra planetei, dupa ce serviciile misiunii europene Venus Express au fost intrerupte la inceputul anului, atunci cand rezervele de combustibil s-au epuizat.
Vom anticipa asadar evenimentul din decembrie, urmand sa revenim la momentul respectiv cu mai multe detalii tehnice despre incercarea de insertie orbitala propriu zisa.

La inceput insa, o scurta retrospectiva.
Pentru lansarea din mai 2010 a lui Akatsuki (a 24-a misiune stiintifica a tarii), agentia spatiala japoneza JAXA folosise racheta H II A. Din mai pana in decembrie, cand ajunsese deja la destinatie, satelitul strabatuse 482 de milioane de km in spatiu .
Pe 6 decembrie 2010 avea loc momentul critic al misiunii-incercarea de a realiza o orbita stabila in jurul lui Venus. Manevra s-a desfasurat complet autonom, comenzile fiind incarcate in prealabil la bordul satelitului si urmand sa fie executate pe partea invizibila a planetei.
Inginerii niponi optasera pentru o manevra de anvergura folosind motorul orbital de la bord OME (orbital maneuvering engine). OME, un motor racheta bi-propelant pe baza de N2H4+NTO, foloseste o tehnologie inovativa venind echipat cu un ajutaj de reactie ceramic.

Din pacate, manevra lui Akatsuki a esuat, iar la momentul cand primele date au ajuns la sol era deja prea tarziu pentru a mai face ceva, satelitul indepartandu-se rapid pe o traiectorie heliocentrica.
Inginerii au actionat imediat pentru recuperarea platformei si pentru a vedea care a fost cauza acestei anomalii. Desi initial s-a suspectat spargerea ajutajului ceramic, in final s-a constatat ca sistemul de alimentare cu combustibil a fost de vina, mai exact una din supapele de pe circuit s-a blocat din cauza unor depuneri si a impiedicat fluxul corect de combustibil catre motor. Trebuie spus ca exact din aceeasi cauza JAXA mai pierduse un satelit - sonda Nozomi care avea ca destinatie planeta Marte.

Zburand insa intr-o traiectorie heliocentrica, Akatsuki avea sansa sa treaca din nou prin apropierea planetei Venus, iar inginerii de la JAXA au profitat de aceasta oportunitate. Ramanea insa intrebarea daca Akatsuki, ce nu fusese proiectat pentru o astfel de orbita va reusi sa supravietuiasca pana la o noua intersectie cu Venus.
Din fericire, dincolo de variatiile de temperatura si radiatie solara, Akatsuki a rezistat bine pana acum (in pofida degradarii izolatiei termice, pe care inginerii au observat-o), astfel ca JAXA este increzatoare in sansele misiunii.

Prima oportunitate este acum in decembrie 2015 si presupune un delta-v de -196 m/s, printr-o insertie directa in orbita. A doua varianta ramane o trecere asistata de gravitatia lui Venus si apoi o manevra orbitala directa. Doua date suplimentare au fost avansate pentru un astfel de scenariu: 21 iunie 2016  (cu un necesar delta-v de  -70 m/s) si respectiv 27 ianuarie 2017 (delta-v de + 50 m/s).

Dupa cum se poate vedea, aportul energetic necesar pentru punerea lui Akatsuki intr-o orbita in jurul lui Venus scade pe masura ce se lasa mai mult timp, gravitatia asistata actionand in mod pozitiv la fiecare trecere prin apropierea planetei. Din punct de vedere al orbitei finale si al observatiilor stiintifice, iunie 2016 ar fi data optima, satelitul putand intra intr-o traiectorie mai aproape de suprafata planetei.

Insa timpul nu este tocmai un aliat pentru misiunea japoneza. Suntem deja la 5 ani petrecuti in spatiu, cu mult peste cei 2 ani pentru care echipamentele fusesera proiectate, astfel ca o defectiune majora poate aparea oricand (Akatsuki a realizat deja 9 orbite complete in jurul Soarelui, ultima trecere de periheliu fiind pe 29 august 2015).
Luand in calcul toate aceste date si calculand riscurile, in luna februarie a acestui an, JAXA a decis: Akatsuki va incerca o captura la Venus pe 7 decembrie 2015. Orbita finala va fi mult mai inalta decat cea stabilita pentru misiunea initiala (perioada orbitala a crescut de la 30 de ore la circa 9 zile), insa acesta este un compromis inevitabil in situatia data.

Sa vedem insa cum au decurs lucrurile din decembrie 2010 pana in prezent. In primul rand inginerii japonezi aveau nevoie sa evalueze starea motorului principal OME, pentru a vedea daca supapa respectiva poate fi deblocata si daca OME poate fi folosit intr-o noua incercare.
Pe 7 septembrie 2011 OME a fost pornit timp de 2 secunde (intre 20:50:00 UTC si 20:50:02 UTC).
Pe 14 septembrie 2011 avea loc al doilea test, tot scurt, 5 secunde (intre 20:50:00 si 20:50:05 UTC).

Rezultatele celor doua teste au indicat ca OME este capabil doar de aproximativ 40 N din cei 500 N cat ar fi trebuit sa dezvolte in mod normal, adica doar 8%. Total insuficient pentru efectuarea unei manevre in noiembrie 2014 atunci cand satelitul se afla la periheliu (pentru a aduce satelitul in preajma lui Venus undeva in noiembrie 2015 era nevoie de macar 60% din capacitatea nominala si de o activare de minim 400 s ).

Insa cum rezultatele celor doua teste din septembrie au fost mult sub asteptari JAXA a trebuit sa adapteze din mers strategia de zbor, mizand doar pe motoarele mici de control al pozitiei satelitului.

Pentru inceput, pentru a micsora efortul motoarelor, a fost nevoie sa se scape de excesul de greutate, astfel ca cele 64 de kg de oxidant folosite de OME au fost eliberate in spatiu. Acest lucru s-a desfasurat in trei pasi: pe 6 octombrie 2011 (timp de 6 minute), pe 12 octombrie 2011 (timp de 9 minute) si in sfarsit pe 13 octombrie 2011 (pentru alte 9 minute).

Apoi trei manevre mai mici ale motoarelor de control au inlocuit lunga manevra OME care fusese luata in calcul initial.
Cele patru motoare ale liniei principale au fost activate asadar de trei ori pe parcursul lunii noiembrie 2011: pe 1 noiembrie la ora 22:22 UTC pentru 587 de secunde, pe 10 noiembrie la aceeasi ora 22:22 UTC dar doar pentru 544 de secunde si in sfarsit, dupa masurarea rezultatelor celor doua manevre anterioare, JAXA a decis ca o a treia manevra de corectie reziduala este necesara – ea fiind executata pe 21 noiembrie (pe durata a 342 de secunde).

In sfarsit, in luna iulie 2015, dupa trei ani si jumatate de zbor liber prin spatial cosmic, au avut loc ultimele corectii orbitale: pe 17, 24 si respectiv 31 iulie, cu un delta-v cumulat de 87 m/s. Cele 4 motoare RCS de 23 de N din linia de propulsie principala sunt doar la 20% din capacitatea motorului orbital OME ce dezvolta 500 N, astfel ca este nevoie de manevre succesive pentru a realiza aceleasi performante, de aici si cele trei activari ale lor in trei zile diferite.

 

Masuratorile ulterioare, cu ajutor inclusiv de la reteaua NASA DSN, au aratat ca sonda este pe directia buna pentru un rendez-vous cu Venus in decembrie. In noiembrie, inainte de manevra VOI (Venus orbit insertion), o parte din instrumente vor fi activate dupa o pauza de cativa ani in care au fost conservate cum s-a putut mai bine pentru a le feri de apropierea de Soare. Va fi interesant deci de vazut in ce stare de functionare sunt ele si in ce masura sonda Akatsuki se va achita de sarcinile pentru care a fost proiectata.

Sperand ca totul va decurge conform planului, vom reveni cu un alt articol despre manevra orbital finala, undeva la inceputul lunii decembrie.

Articole mai vechi despre Akatsuki:

Ce s-a intamplat cu proba japoneza Akatsuki
http://spacealliance.ro/articles/view.aspx?id=20101222092709
Sonda spatiala japoneza Akatsuki mai primeste o sansa in incercarea de a ajunge la Venus
http://www.spacealliance.ro/articles/view.aspx?id=20111122092841

Credit JAXA