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PASADENA, Kalifornien - Die Raumsonde Cassini erforschte das Saturn-System 13 Jahre lang - acht Jahre länger als ursprünglich geplant. Was ist das Geheimnis des langen Lebens der Mission? Cassini-Teammitglieder sagten gegenüber ProfoundSpace.org, dass es darauf ankommt, sowohl engagierte Mitarbeiter als auch langfristige Planung zu haben.

Letzte Woche traf die Raumsonde Cassini ihr feuriges Schicksal, als Missionsplaner sie in die Atmosphäre des Saturns stürzten. Die kleine Sonde sandte so lange Daten wie möglich über diese fremde Umgebung zurück - feuerte ihre Schubdüsen mit voller Kapazität ab, um gegen den Widerstand der Atmosphäre zu kämpfen und ihre Antennen auf die Erde gerichtet zu halten.

Missionswissenschaftler versammelten sich am 15. September im Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, um sich von der Sonde zu verabschieden und ihren endgültigen Einsturz zu beobachten. JPL war das führende Institut für die Entwicklung und den Bau von Cassini, und die Sonde wurde von JPL betrieben und nutzte das Deep Space Network der Einrichtung. [Lebewohl, Cassini: Wunderschöne letzte Fotos sind ein passender Abschied]

Erick Sturm, der Cassini-Missionsplaner, war während der letzten Stunden von Cassini im Mission Control Center des JPL und beobachtete, wie Daten von der Sonde bis zur allerletzten Sekunde eintrafen. In den nächsten Monaten wird er mit Kollegen zusammenarbeiten, um festzustellen, wie weit die Sonde in der Atmosphäre des Saturn gefallen ist und wo sie sich schließlich aufgelöst hat.

Er wird auch einen Bericht über die Lektionen schreiben, die er und sein Team aus der Cassini-Mission gelernt haben und die für zukünftige Missionen verwendet werden können. Seine beiden wichtigsten Ratschläge: Bereiten Sie sich auf Überraschungen vor und nehmen Sie an, dass ein Raumschiff länger halten wird als erwartet.

Die Cassini-Huygens-Mission im Wert von 3,26 Milliarden Dollar - eine gemeinsame Aktion der NASA, der Europäischen Weltraumorganisation und der italienischen Weltraumbehörde - gelang 2004 im Saturn-System. Der Lander Huygens trennte sich von Cassini und plumpste 2005 auf die Oberfläche des Mondes Titan Ursprünglich sollte Cassini das Saturn-System bis 2008 erforschen, erhielt aber zwei Verlängerungen, die es bis 2017 funktionsfähig hielten. Es hat insgesamt 4,9 Milliarden Meilen in seiner Lebenszeit zurückgelegt und 162 gezielte Vorbeiflüge von Saturnmonden gemacht (127 davon waren von Titan). Die Mission endete nur, weil das Raumfahrzeug keinen Treibstoff mehr hatte.

"Wir konstruieren die Dinge so, dass sie ihre Hauptmission mit einer Wahrscheinlichkeit [Erfolg] in den hohen 90 Prozent durchstehen, was bedeutet, dass Sie am Ende wahrscheinlich ein [operatives] Raumfahrzeug haben werden", sagte Sturm . "Also sei bereit für das, was du mit [dem Raumschiff] machen willst. Denk darüber nach, wie du es am besten nutzen kannst."

Kim Steadman, ein 14-jähriger Veteran der Cassini-Mission, stimmte zu, dass Wissenschaftler eine lange Lebensdauer der Raumsonde planen sollten, aber das heißt auch, dass viele Dinge kaputt gehen.

Als Flugsystemingenieur half Steadman den Cassini-Wissenschaftlern, die gewünschten Daten aus der Mission zu bekommen, indem er zum Beispiel die Flugbahn des Raumfahrzeugs änderte und sicherstellte, dass die richtigen Instrumente die richtigen Daten sammeln konnten richtige Zeit. (Steadman arbeitet jetzt am Mars 2020 Rover).

Auf die Frage, wie es Cassini gelang, so lange zu leben, sagte Steadman, es gehe um Redundanz. Sie listete ein halbes Dutzend Systeme oder Komponenten auf Cassini auf, die während ihrer Lebensdauer nicht mehr funktionierten, einschließlich einiger der Schubdüsen der Sonde und eines Reaktionsrads, die beide notwendig sind, um das Raumfahrzeug zu steuern. Ohne diese Komponenten wäre die Mission nicht in der Lage gewesen, ihre Instrumente in die richtige Richtung zu lenken, um Daten zu sammeln, oder ihre Antennen auf die Erde zu richten, um die Daten zurückzugeben. Cassini wurde jedoch mit Sicherungen für all diese kritischen Komponenten erstellt.

Gas im Tank

Todd Barber, Cassinis leitender Antriebstechniker, sagte gegenüber ProfoundSpace.org, dass es noch eine weitere Komponente gebe, die das Cassini-Team hinzugefügt hätte: eine Tankanzeige.

Barber diente viele Jahre als Cassinis "Gasmessgerät", sagte er, was bedeutet, dass es seine Aufgabe war, mit verschiedenen indirekten Mitteln zu berechnen, wie viel Treibstoff noch auf dem Raumschiff war. Während die Sonde mit mehr als genug Treibstoff ausgestattet war, um ihre Hauptmission zu beenden, fuhren die beiden verlängerten Missionen den Treibstoff auf fast Null.

Als die Sonde in Saturn einbrach, hatte sie etwa 1 Prozent ihres Treibstoffs übrig. Aber Barber sagte, dass bei dieser Messung ein Fehler genug sei, dass die Teammitglieder ständig nervös seien, weil die Sonde nicht alle ihre endgültigen Manöver machen könne.

Auf der Erde verwendete Kraftstoffanzeigen arbeiten in der Gegenwart der Schwerkraft der Erde (der flüssige Brennstoff muss am Boden eines Behälters sitzen), so mussten Ingenieure bei Raumfahrzeugen (die in Schwerelosigkeit arbeiten) ein anderes System entwickeln.

"Auf einer zukünftigen Mission - damit ich nicht so viel Schlaf verlieren muss - würde ich gerne einen Durchflussmesser oder eine Art von Weg haben, um genau zu bestimmen, wie viel Treibstoff wir verwenden", sagte Barber.

Das menschliche Element

Forscher sind begierig darauf, die Informationen zu durchforsten, die die Sonde während ihres letzten Abstiegs zurücksendet. (Es war das erste Raumfahrzeug, das jemals die Saturnatmosphäre "in situ" probierte). Im Laufe ihres Lebens hat die Sonde so viele Daten zurückgeschickt, dass laut NASA bereits 3.984 wissenschaftliche Arbeiten mit Cassini-Daten veröffentlicht wurden.

Steadman sagte, dass die erweiterte Mission so erfolgreich war, dass das Cassini-Team sich an neue Herausforderungen anpassen konnte. Eine Herausforderung bestand darin, Enebelgänger näher zu fliegen, um die aus ihrer Oberfläche ausbrechenden Geysire zu untersuchen. Ein weiterer war es, zusätzliche Vorbeiflüge von Titan zu machen, um nicht nur die bizarre Landschaft des Mondes genauer zu untersuchen, sondern auch die Schwerkraft von Titan zu nutzen, um Cassinis Kurs zu ändern und mit weniger Treibstoff um den Planeten auf verschiedenen Umlaufbahnen zu fliegen.

Jedes Mal, wenn die Cassini Sonde einen Vorbeiflug von einem der Saturnmonde machte, oder wenn die Wissenschaftler zu einem bestimmten Zeitpunkt einen bestimmten Teil des Planeten betrachten wollten, musste das Ingenieurteam Manöver planen und ausführen, die das Raumfahrzeug in die Erde bringen würden der richtige Ort zur richtigen Zeit und wies in die richtige Richtung, sagte Steadman.

"Das Team, das Cassini bedient hat, ist so engagiert", sagte Steadman. "Wir haben viele Stunden investiert, um sicherzustellen, dass [das Raumschiff] das macht, was wir wollen und nicht verletzt werden. Es ist eine Menge harter Arbeit."

Steadman sagte, dass eines der Dinge, die sie dazu motivierten, so hart zu arbeiten, darin bestand, etwas über die Wissenschaft zu lernen, die das Raumschiff entdeckte. Sie sagte, Linda Spilker, die Cassini-Projektwissenschaftlerin, würde "in Reichweite" (im Gegensatz zu "Outreach") machen und mit den Missionsingenieuren über die wissenschaftlichen Ergebnisse der Mission sprechen.

"Diese [Manöver] waren viel mitten in der Nacht, am Wochenende, in den Ferien", sagte sie. "Wir haben das Raumschiff einmal am Weihnachtstag kommandiert, weil wir ein Problem hatten. Man ruft mitten in der Nacht Telefonanrufe, wird geweckt, um hereinzukommen und sich um sein Raumschiff zu kümmern. Und um die Energie dafür zu haben." wirklich, du musst die Wissenschaft sehen, die zurückkommt. "

Barber, der seit etwas mehr als 20 Jahren bei Cassini arbeitet, sagte, dass die Rückkehr der Wissenschaft ihn auch motiviert habe.

"Ich bin hier, weil ich ein absoluter planetarischer Wissenschaftsjunkie und -freak bin. Als Kind war es das, was mich angetrieben hat", sagte er. "Als Triebwerksingenieur arbeite ich hier, aber in meinem Herzen bin ich ein planetarischer Wissenschaftler. Das bedeutete mir persönlich so viel, dass ich der Wissenschaft folgen und alles tun konnte, was ich konnte Mission, um die Wissenschaft erfolgreich zu machen. "

Die Cassini-Missionswissenschaftler haben ein weiteres Jahr Zeit, um die Daten zu untersuchen, die das Raumschiff in den letzten Wochen an die Erde zurücksandte, und insbesondere die letzten Minuten, als es in die Saturnatmosphäre eintauchte, sagte Spilker während einer Pressekonferenz im August.

Aber für viele Mitglieder des Missionsteams ist ihre Arbeit mit Cassini erledigt. Sie haben bereits Arbeit an anderen Projekten gefunden. Einige der Teammitglieder werden die nächsten Monate damit verbringen, verschiedene Abschlussberichte zu erstellen, bevor sie andere Aufgaben finden. Wenn sie weitermachen, nehmen sie die Lektionen, die sie von Cassini gelernt haben, mit.