Miał uratować teleskop NASA. Teraz sam potrzebuje pomocy

Kosmiczny holownik LINK wystartował dokładnie 3 lipca, by dogonić opadający teleskop Swift, chwycić go swoimi trzema ramionami i wynieść z powrotem na bezpieczną orbitę. Po niespełna miesiącu sytuacja się odwróciła. To ratownik stracił orientację i teraz sam obraca się nad Ziemią, przerywając łączność z kontrolą misji.

Pierwsze problemy pojawiły się tak naprawdę jeszcze podczas uruchamiania i sprawdzania systemów pokładowych. Wtedy LINK nie leciał jeszcze bezpośrednio ku teleskopowi. Inżynierowie stopniowo włączali kolejne podzespoły, wydłużali pracę silników i przygotowywali statek do manewrów, podczas których miał zrównać swoją orbitę ze Swiftem.

Wtedy zawiódł układ kontroli orientacji. LINK zaczął obracać się wokół kilku osi, przez co anteny tylko okresowo trafiały w kierunku Ziemi. Łączność stała się przerywana, a komputer pokładowy wykonał reset. Wstępna diagnoza nie jest dobra. Z 3 kół reakcyjnych działających na pokładzie 2 zostały wyłączone z powodu problemów związanych z zasilaniem. Częściową sprawność stracił też system niewielkich silniczków wykorzystujących sprężony gaz do precyzyjnych manewrów.

Koła reakcyjne może i nie wyglądają jakoś bardzo efektownie, ale bez nich trudno utrzymać statek we właściwej pozycji. To szybko obracające się wewnętrzne wirniki. Kiedy komputer zmienia ich prędkość, cały satelita obraca się w przeciwnym kierunku. Osobne koła pozwalają kontrolować ruch wokół kolejnych osi bez ciągłego zużywania paliwa. LINK miał 3 takie urządzenia, czyli po jednym dla każdego kierunku obrotu. Zostało mu jedno. To trochę jak próba utrzymania aparatu nieruchomo na statywie, któremu nagle odpadły 2 nogi.

Statek nie jest jednak na szczęście martwy. Nadal wytwarza więcej energii, niż zużywa, utrzymuje kontakt z kontrolą i odpowiada na polecenia. Działają jego ramiona, kamery, czujniki potrzebne do zbliżenia ze Swiftem oraz elektryczny układ napędowy.

To właśnie główne silniki elektryczne mają teraz zatrzymać koziołkowanie. LINK korzysta z silników Halla, które przyspieszają zjonizowany ksenon za pomocą pola elektrycznego. Wytwarzają niewielki ciąg, ale mogą pracować długo i bardzo oszczędnie. Pierwotnie miały stopniowo zmieniać orbitę statku, a później podnosić Swift przez kilka miesięcy.

Silniki są zamontowane na ruchomych przegubach, więc można kierować ich ciąg w różne strony. Inżynierowie próbują wykorzystać tę możliwość jak improwizowany hamulec obrotowy. Rozpoczęli już serię odpaleń i informują, że LINK reaguje zgodnie z przewidywaniami.

Wyhamowanie statku będzie tak naprawdę dopiero pierwszym krokiem. Później trzeba napisać na nowo część algorytmów sterowania. Oprogramowanie zaprojektowano dla statku mającego 3 sprawne koła reakcyjne i pełny zestaw silniczków manewrowych. Teraz musi nauczyć się latać maszyną o zupełnie innych możliwościach.

Zmiany zostaną najpierw przetestowane w symulatorach i na stanowiskach naziemnych. Dopiero wtedy LINK będzie mógł spróbować zrównać orbitę ze Swiftem, obejrzeć teleskop z bliska i ustawić się do przechwycenia. O ile jego stan nadal pozwoli na bezpieczne podejście.

Ta misja była ryzykowna jeszcze przed awarią. Swift wystartował w 2004 r. i nie ma portu dokującego, uchwytu serwisowego ani instalacji umożliwiającej łatwe połączenie z innym statkiem. Nikt nie zakładał, że 22 lata później przyleci do niego robotyczny holownik.

LINK musi więc najpierw sfotografować teleskop, znaleźć elementy konstrukcji wystarczająco mocne do uchwycenia, a następnie objąć go swoimi trzema ramionami. Wszystko ma odbyć się autonomicznie lub półautonomicznie, ponieważ nawet niewielkie opóźnienia w komunikacji utrudniają ręczne sterowanie podczas bliskiego spotkania dwóch obiektów pędzących wokół Ziemi.

Jak pisaliśmy w tekście: Bezpardonowa walka z czasem. Kosmos zyska holownik, po uchwyceniu teleskopu LINK miał rozpocząć długie podnoszenie jego orbity. Nie chodziło o jedno mocne odpalenie, lecz serię delikatnych manewrów wykonywanych już przez połączony zestaw. Na końcu holownik miał wypuścić Swifta na orbicie zbliżonej do tej, na której teleskop zaczynał pracę. Gdyby plan się udał, obserwatorium dostałoby kolejne lata działania, a prywatna firma jako pierwsza przechwyciłaby rządowego satelitę, którego konstruktorzy nigdy nie przewidzieli takiej operacji.

Teraz każdy z tych manewrów trzeba przeliczyć ponownie. Statek pozbawiony pełnej kontroli orientacji nie może bezpiecznie zbliżyć się do teleskopu. Przy bezpośrednim spotkaniu nie ma miejsca na nieplanowany obrót, spóźnioną reakcję ani źle ustawione ramię. Ratunek bardzo łatwo zamieniłby się wtedy w zderzenie.

Obserwatorium nie spada dlatego, że nagle zepsuł się jego teleskop. Problemem tak naprawdę jest orbita. Swift nie ma własnego napędu zdolnego do jej podniesienia, a na wysokości kilkuset kilometrów przestrzeń nie jest idealnie pusta. Wciąż znajdują się tam pojedyncze cząsteczki ziemskiej atmosfery. Każde zetknięcie minimalnie hamuje satelitę. Z czasem wysokość orbity spada, opór staje się większy, a cały proces przyspiesza.

Sytuację pogorszyła aktywność Słońca. Rozgrzewana przez promieniowanie i burze słoneczne górna atmosfera rozszerza się, przez co na wysokościach zajmowanych przez satelity pojawia się więcej cząsteczek. Swift zaczął tracić wysokość szybciej, niż przewidywały wcześniejsze modele.

Jak pisaliśmy w tekście: Sonda leciała w stronę Ziemi. NASA musiała zareagować, zespół ograniczył nawet normalną pracę obserwatorium. Swift słynie z błyskawicznego obracania się w stronę wykrytego rozbłysku gamma. Każdy taki manewr może jednak ustawić dużą powierzchnię statku w kierunku lotu i zwiększyć opór.

Dlatego część instrumentów została czasowo wyłączona, a obserwacje ograniczono. Teleskop nadal istnieje i technicznie mógłby prowadzić badania, lecz musi oszczędzać orbitę, czekając na holownik, który sam właśnie walczy o odzyskanie kontroli.

Swift powstał do wykrywania rozbłysków gamma, czyli najpotężniejszych eksplozji znanych we Wszechświecie. Mogą pojawiać się podczas zapadania masywnych gwiazd, narodzin czarnych dziur albo zderzeń gwiazd neutronowych. Główny detektor obserwatorium nieustannie wypatruje krótkich błysków promieniowania gamma.

Gdy wykryje jeden z nich, wyznacza jego położenie i w ciągu około 20 sekund wysyła alarm na Ziemię. Następnie cały statek obraca się, żeby pozostałe teleskopy mogły przyjrzeć się temu samemu miejscu w promieniowaniu rentgenowskim, ultrafiolecie i świetle widzialnym. Dzięki temu astronomowie nie dostają tylko informacji, że gdzieś nastąpiła eksplozja. Widzą również jej gasnącą poświatę i mogą szybko skierować tam teleskopy naziemne oraz inne obserwatoria orbitalne.

Swift miał działać przez dwa lata. Przepracował jednak ponad dwie dekady i po drodze stał się narzędziem do badania znacznie większej liczby zjawisk: czarnych dziur rozrywających gwiazdy, aktywnych jąder galaktyk, supernowych, komet, magnetarów oraz źródeł fal grawitacyjnych. NASA uznała, że wydanie 30 mln dolarów na próbę ratunku będzie tańsze niż budowa obserwatorium mogącego natychmiast przejąć jego wszystkie zadania. Przy okazji LINK miał przetestować technologię potrzebną do ratowania kolejnych starzejących się satelitów.

NASA podpisała umowę z firmą Katalyst we wrześniu 2025 r. LINK wystartował niecałe 10 miesięcy później. W tym czasie trzeba było dokończyć projekt, zbudować statek, napisać oprogramowanie, przeprowadzić testy termiczne i wibracyjne, zintegrować go z rakietą oraz przygotować operację przechwycenia teleskopu.

Takie tempo wynikało przede wszystkim z konieczności. Swift nie mógł czekać kilku lat na idealnie dopracowaną misję. Jego orbita opadała, a każde opóźnienie zmniejszało szansę na bezpieczne spotkanie. Nie ma oczywiście podstaw, by twierdzić, że pośpiech bezpośrednio spowodował obecną awarię. Warto jednak pamiętać, że LINK jest pierwszym egzemplarzem nowej konstrukcji, wykonującym pionierską operację po wyjątkowo krótkim cyklu przygotowań.

Przeczytaj także:

Problemy pojawiały się zresztą od początku. W pierwszych dniach po starcie wystąpiły anomalie orientacji i łączności. Inżynierowie naprawili je aktualizacją oprogramowania i zmianą procedur. 15 lipca firma informowała, że statek odzyskał stabilizację w 3 osiach i przeszedł ważne testy.

Niecałe dwa tygodnie później dwa koła reakcyjne przestały działać, część napędu manewrowego utraciła sprawność, a LINK ponownie zaczął się obracać. Tym razem problemu nie załatwi prosta poprawka przywracająca pierwotny sposób pracy. Trzeba nauczyć statek funkcjonowania z tym, co zostało.

*Źródło zdjęcia wprowadzającego: Katalyst