La mijlocul lunii februarie relatam despre lansarea satelitului japonez Astro H (intre timp redenumit Hitomi), cea mai noua misiune astronomica a Japoniei. De fapt un observator de tip x-ray cu o larga participare internationala si care ar fi trebuit sa intareasca gama de instrumente ce se afla la dispozitia astronomilor.
Capacitatea sa, care asa cum vom discuta mai tarziu, completeaza segmentele neacoperite sau acolo unde se suprapune produce rezolutii mult mai bune fata  de masuratorile satelitiilor deja existenti in aceasta ramura a astronomiei, era asteptata cu foarte mare interes de comunitatea internationala.

Pentru cei mai putin familiarizati, trebuie sa spunem ca multe dintre aceste observatoare astronomice, chiar daca apartin unor natiuni diferite, sunt operate ca facand parte din aceeasi flota: cererile punctuale pentru un anumit tip de observatie sunt mentionate de astronomi inregistrati in sistem (un tip particular de instrument, setari specifice observatiei, o anumita zona din spatiu, un anumit timp de expunere etc.), sunt preluate de o interfata automatizata si sunt apoi transformate in comenzi care sunt integrate (in functie de disponibilitate si coreland cu alte cereri sau alteactivitati specifice) in programul de lucru al satelitiilor.
 

Daca lansarea de la baza Tanegashima a fost perfecta, nu acelasi lucru se poate spune despre ceea ce a urmat, dovedind inca o data, daca mai era cazul ca spatiul cosmic este un mediu dificil si ca in pofida dezvoltarii noastre tehnice, suntem in continuare vulnerabili.
Probabil ca cititorii nostri stiu deja, la momentul scrierii acestui articol despre problemele tehnice intampinate de misiune: inginerii nu mai a unici un fel de control asupra satelitului de mai bine de o saptamana si exista suspiciunea ca el a suferit defectiuni majore (a fost raportata deja ruperea sa in mai multe bucati), astfel ca o eventuala recuperare pare neverosimila.

Chiar daca nu avem toate datele la dispozitie (o ancheta amanuntita este in derulare la JAXA si probabil va mai dura pana cand vom avea concluziile oficiale), vom incerca, pe baza experientei extinse pe care o avem in acest domeniu sa comentam, dintr-o perspectiva tehnica asupra posibilelor cauze.
Seria de articole care va urma este asadar un punct de vedere al grupului nostru, si nu implica in nici un fel proiectul Astro-H.

Astro-H nu este primul satelit de acest fel al Japoniei. De fapt experienta niponilor in acest domeniu se intinde pe mai mult de 35 de ani, primul lor satelit de acest fel fiind lansat in 1979 (Hakucho).
Complexitatea a crescut de la misiune la misiune, si pe masura si greutatea satelitiilor, fiind nevoie de rachete din ce in ce mai puternice pentru lansarea lor.
Din pacate, statistica nu este in favoarea japonezilor, din aceste platforme o buna parte intampinand probleme tehnice. Nu este un lucru placut, insa succesul nu vine decat prin munca, iar  aceste ‘ratari’ sunt un indicator ca agentia spatiala japoneza JAXA, inoveaza si incearca sa isi depaseasca limitele.
Spre exemplu, precedentul satelit, Suzaku, imediat dupa lansarea din 2005 a pierdut intregul rezervor de heliu lichid ce trebuia sa raceasca instrumentul sau principal XRS, un spectrometru de tip x-ray si al carui plan, in mare parte sta la baza unui instrument similar montat pe Astro-H. Nu a fost sfarsitul misiunii pentru ca inginerii au reusit sa opereze celelalte instrumente de la bord pentru inca 10 ani. Probleme la sistemul de comunicatie au dictat in final intreruperea tuturor activitatilor lui Suzaku, in septembrie 2015.
Tenma, al doilea satelit al seriei Astro, a reusit sa opereze doar intermitent, timp de doi ani. Lansat in februarie 1983, el a suferit in iulie 1984 defectiuni la sistemul de control al orientarii si apoi la sistemul electric (mai exact  la baterie) care a ingreunat substantial munca echipei. In noiembrie 1985 satelitul a fost abandonat, el reintrand in atmosfera in 1989.
Chiar si primul satelit Astro, Hakucho, desi un succes (fiind folosit timp de 6 ani,  intre 1979 si 1985) s-a nascut greu: el este inlocuitorul primului satelit Corsa pe care Japonia l-a pierdut la lansare in 1976.

 
Sa o luam insa cu inceputul.
Astro-H a fost lansat pe 17 februarie de o racheta H2A, intr-o orbita circulara, cu inaltimea de 575 km si inclinatia orbitala 31 de grade, adica o revolutie completa (perioada orbitala) de 96 de minute.
O orbita cu probleme pentru ca ea se afla la o inaltime periculoasa aproape de altitudinea orbitelor polare SSO, in care zboara foarte multe deseuri spatiale. Daca pentru satelitii in orbita polara este relativ mai usor de evitat conjunctia cu aceste obiecte (ele practic zboara mai mult sau mai putin sincronizat, in acelasi plan orbital), pentru un satelit in orbita inclinata inseamna ca periodic, el va traversa aceasta zona periculoasa, si la o viteza relativa mult mai mare fata de aceste obiecte. Orice impact, chiar si cu un obiect de dimensiuni mici, ar fi practic catastrofal si de aceea trebuie evitat cu orice pret.

O chestiune dificila pentru inginerii care urmaresc dinamica zborului si care trebuie sa stea cu ochii pe sute de obiecte potential periculoase pentru satelitul lor, calculand in permanenta orice posibila amenintare si orice posibila manevra de evitare care ar trebui realizata.

Cu atat mai mult cu cat Hitomi este un satelit mare: el cantareste 2.7 tone si are o lungime de 14 m (7.6 m satelitul propriu zis la care se adauga 6.4 m ai bratului optic extensibil).
 

Pentru a minimiza greutatea platformei, totul este construit pe o structura modulara, de forma octogonala, in interiorul careia au fost construite telescoapele (cu instrumentele propriu zise montate in planul lor focal). Electronica de serviciu (cea care asigura functiile de baza ale satelitului) este montata tot la interior, fiind protejata de 8 panouri exterioare.

Pe aceasta structura se prind si cele 2 panouri exterioare, fiecare din ele continand trei segmente, pliate in timpul lansarii si care se deschid imediat dupa separare. Construite din fibra de carbon, aluminiu si kapton, cu o lungime de 4.2 m si o latime de 2.5 m, ele sunt acoperite cu celule solare in tehnologie Ga-As (jonctiune tripla), cu o eficienta de 28%. Cate 33 de astfel de celule sunt inseriate in 192 de siruri paralele, ce pot fi cuplate sau decuplate electric cu ajutorul unui sistem specific de control.
Astfel pot fi izolate foarte usor celulele defecte, fara a afecta functionalitatea de ansamblu a sistemului.
Cele doua panouri genereaza intre 4 kW (noi) si 3.6 kW (la sfarsitul duratei de operare) in conditiile unei iluminari ideale. Facem aceasta mentiune pentru ca ele sunt montate rigid pe satelit, adica nu pot fi rotite dupa Soare, pe masura ce pozitia pe orbita se schimba.

Sistemul electric al satelitului este completat de o baterie construita de grupul GS Yuasa Corporation, unul din furnizorii locali ai JAXA.
Ea inmagazineaza surplusul de energie pentru operarea satelitului in perioadele de eclipsa (ceva mai mult de jumatate de ora la o astfel de orbita).
Este vorba de fapt de o baterie compusa din mai multe celule de tip JMG100,  fiecare cu o greutate de 2.8 kg, dimensiunile de 13 cm x 5 cm x 20 cm si cu un voltaj de 3.7 V.
Pentru a acoperi cerintele misiunii (200 Ah capacitate cumulata, voltaj de aproximativ 51 V), au fost folosite 28 de astfel de celule:  cate 2 siruri paralele de 14 celule montate in serie.
Din nou, o masura de precautie pentru eventuale defectiuni. Un circuit special (Battery Charge Control Unit) are grija de buna operare a bateriei (atat din punctul de vedere al profilului optim de incarcare, dar si ca integritate fizica).
 

Insa tot circuitul electric este controlat de o unitate dedicata, asa numita ’Power Control Unit’ care asigura alimentarea individuala a echipamentelor de bord la o tensiune stabila de 51-52 V, sau conversia la o tensiune specifica daca este cazul. Practic cu o echilibrare automata intre energia electrica produsa si cea consumata de satelit; surplusul poate fi disipat cu ajutorul radiatoarelor sau poate fi folosit pentru termistori speciali, parte a sistemului de control termic, interconectat din punct de vedere al functiilor cu sistemul electric. In acest fel temperatura din interiorul satelitului poate fi controlata activ, imbunatatind, acolo unde izolarea termica pasiva (panourile speciale izolatoare) nu sunt suficiente.
Trebuie spus in acest context ca Astro-H nu are un scut termic care sa il protejeze de expunerea directa la Soare: o fata a sa (cea cu panourile solare) ramane in permanenta orientata spre Soare, in timp ce cealalta este orientata spre spatiu. Cu mentiunea ca unghiul de orientare variaza intr-un interval prestabilit, evitand expunerea directa a instrumentelor la actiunea razelor de lumina.
Din acest motiv diferentele de temperatura intre cele doua poate fi substantiala inducand un stres termic pentru structura cat si necesitatea unui control foarte strict la interior, cu atat mai mult cu cat, asa cum vom vedea mai tarziu, satelitul are o serie de componente foarte sensibile la temperatura.
Relevant de mentionat aici si ca, pe parcursul testelor pentru integrarea panourilor multistrat ce realizeaza izolatia termica si a radiatoarelor ce elimina surplusul de caldura de la interior, proiectul s-a schimbat de mai multe ori, pentru a evita punctele de temperatura extrema (in ambele directii, atat prea calde cat si prea reci), dar si datorita problemelor aparute la materialele folosite (spre exemplu la adezivii care sunt folositi pentru fixare).
 
 

Un nou observator astronomic japonez (partea 1)
http://spacealliance.ro/articles/view.aspx?id=20160222151655

Credit JAXA