Sonda spatiala japoneza Akatsuki a primit recent o noua sansa in incercarea sa de a ajunge la Venus- dupa o perioada de teste la sistemul sau de propulsie inginerii sunt increzatori ca in ciuda defectiunilor tehnice pot realiza o captura in jurul planetei undeva in noiembrie 2015.
Akatsuki cunoscut si ca Planet-C sau VCO “Venus Climate Experiment” fusese lansat de la baza spatiala japoneza Tanegashima la bordul unei rachete H II A alaturi de alte cinci experimente mai mici ale JAXA (agentia spatiala nipona) : IKAROS, UNITEC 1, WASEDA-SAT2, KSAT si Negai.
Calatoria sa pana la Venus- una de circa 482 de milioane de km – trebuia sa se incheie in luna decembrie 2010 prin inscrierea satelitului intr-o orbita eliptica cu excentricitate mare-300 km x 79.000 km (echivalentul a 13 raze medii venusiene). Pentru 20 de ore din cele 30 ale perioadei orbitale satelitul urma sa aiba aproximativ aceeasi viteza de deplasare ca si viteza de rotatie a atmosferei, aceasta sincronizare permitand o mai buna observatie a fenomenelor fizice ce au loc acolo.
Din nefericire la momentul respectiv sonda Akatsuki a ratat tinta. Nu vom intra din nou in amanunte pentru ca in decembrie 2010 SpaceAlliance a publicat un articol foarte detaliat asupra satelitului japonez- articol pe care cititorii interesati de subiect il pot consulta.
Ce s-a intamplat cu proba japoneza Akatsukihttp://www.spacealliance.ro/articles/view.aspx?id=20101222092709Vom relua insa pe scurt povestea pentru a avea o continuitate logica cu aceasta a doua parte a relatarii.
Spuneam in articolul din decembrie ca intrarea intr-o atmosfera densa de tipul celei venusiene si inscrierea in orbita se poate face in 2 feluri : fie printr-o manevra masiva, fie printr-o succesiune de manevre mai mici, (ambele solutii prezentand avantaje si dezavantaje); JAXA optand insa pentru prima varianta adica folosirea intensa a motorului principal OME.
Din pacate manevrele –care s-au desfasurat pe modul automat, fara posibilitatea de monitorizare de la sol pentru ca satelitul s-a aflat in permanenta pe partea planetei care nu era vizibila Pamantului- au esuat astfel incat la reluarea telemetriei satelitul a fost gasit in ‘safe mode’, iar inginerii nu au putut decat sa constate ca manevra fusese executata prea scurt astfel incat satelitul a scapat de interceptia lui Venus.
La vremea respectiva, cand aparusera doar cateva date sumare speculam ca una din cauzele posibile ar fi fost blocarea unei supape din circuitul de propulsie, alimentarea neconstanta, fortarea si incalzirea motorului principal OME si spargerea partiala sau totala a ajutajului de evacuare ceramic al acestuia- cu consecinte directe in pierderea directiei fortei de tractiune si pierderea orientarii satelitului.
Acum, la aproape un an de la acel eveniment, JAXA confirma oficial aceasta teorie. Acest tip de defectiune nu este o noutate pentru JAXA care are o lunga istorie de probleme in domeniul tehnologiei de propulsie.
Inaintea lui Akatsuki o alta sonda nipona care era in drum spre Marte- Nozomi- a ratat prima sa incercare de insertie orbitala din 1999 tot din cauza unei valve defecte.
Ramasa intr-o orbita larga in jurul Soarelui, sonda ar fi trebuit sa incerce o a doua manevra in 2003- dar in 2002 o eruptie solara a afectat major echipamentele de bord distrugand practic satelitul.
O a treia sonda japoneza- Hayabusa- poate mult mai cunoscuta publicului larg datorita reusitei de a ajunge in final pe Pamant cu cateva mostre de sol din asteroidul Itokawa, a suferit deasemenea de probleme ale sistemului de propulsie si numai priceperea celor de la JAXA, eforturile lor sustinute si de ce nu si norocul au facut ca aceste probleme sa fie surmontate.
Capsula satelitului japonez Hayabusa a revenit pe Pamanthttp://www.spacealliance.ro/articles/view.aspx?id=201006160341De ce cred insa cei de la JAXA in continuare in misiunea Akatsuki ?
Cum spuneam se stia dupa manevra din decembrie 2010 ca motorul OME este cel vinovat de problemele satelitului. Inginerii insa aveau nevoie de teste speciale de testare a propulsiei acestuia in zbor- pentru a putea evalua cat de mult este spart ajutajul, care este directia fortei de tractiune rezultanta, care este valoarea ei curenta (cu cat a scazut tractiunea fata de cazul nominal) si in final daca motorul OME mai poate fi folosit cu incredere pentru manevrele de insertie orbitala sau nu.
Pentru a realiza aceasta analiza detaliata, testele JAXA au inceput pe 7 septembrie 2011. Timp de 2 secunde intre 20:50:00 si 20:50:02 UTC motorul OME (orbit maneuver engine) a fost pornit.
Un al doilea test similar a fost facut pe 14 septembrie 2011, de data aceasta pentru 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. Inginerii sperau ca daca macar 60% din capacitate este pastrata pot efectua o manevra reala mai lunga in noiembrie atunci cand satelitul era la perihelion – punctul cel mai apropiat de Soare al orbitei sale curente heliocentrice.
Daca OME era la minim 60% din capacitate, prin folosirea sa timp de 400 de secunde se spera sa se modifice suficient traiectoria pentru a aduce satelitul in preajma lui Venus in noiembrie 2015.
Cum spuneam, rezultatele celor doua teste din septembrie au fost insa mult sub asteptari.
In aceste conditii JAXA a regandit complet strategia de lucru, mizand doar pe motoarele mici de control al pozitiei satelitului.
Prima data, pentru a scapa de excesul de greutate a eliberat 64 de kg de oxidant al sistemului de propulsie. Trei operatiuni de acest tip au avut loc pe 6 octombrie (timp de 6 minute), pe 12 octombrie (timp de 9 minute) si in sfarsit pe 13 octombrie (pentru alte 9 minute).
Lunga manevra OME pe care se miza la inceput a fost inlocuita de 3 manevre mai mici ale motoarelor de control.
Ele au fost activate asadar de trei ori pe parcursul lunii noiembrie 2011. Prima manevra a avut loc pe 1 noiembrie la ora 22:22 UTC si a durat 587 de secunde. A doua manevra a avut loc pe 10 noiembrie la aceeasi ora 22:22 UTC dar a fost un pic mai scurta -544 de secunde. In sfarsit, dupa masurarea rezultatelor celor doua manevre anterioare, s-a decis o a treia manevra de corectie reziduala pe 21 noiembrie (doar 342 de secunde).
Aparent cele trei manevre au reusit si de aici si optimismul (moderat) al celor de la JAXA.
Dincolo de problemele de orbita raman totusi intrebarile fundamentale : cat de mult vor rezista bateriile, panourile solare si in general restul electronicii avand in vedere ca au fost proiectate pentru o durata de viata de 2 ani si nu pentru conditiile unei orbite heliocentrice.
Sistemul RCS (reaction control system ) face parte impreuna cu RW (reaction wheels) din AOCU (attitude and orbit control subsystem with processor) si asigura stabilizarea triaxiala a satelitului, fiind compus din 12 motoare monopropelant (N2H4) de corectie a orientarii si un motor bipropelant (N2H4+NTO) de corectie orbitala sau OME (orbital maneuvering engine).
Presiunea in cele 2 rezervoare de combustibil este pastrata constanta de un sistem de compresoare care pompeaza He dintr-un alt rezervor special in asa fel incat sa compenseze consumul sau efectele obisnuite de compresie/deplasare datorita acceleratiei.
Motoarele de control al pozitiei satelitului in zbor- folosite in operarea nominala pentru micile corectii necesare si pentru descarcarea momentului acumulat in RW- sunt grupate pe perechi si dezvolta o forta de tractiune de 23N (8 dintre ele) si respectiv 3N (restul 4).
Motorul de control orbital OME este folosit in principiu doar in 2 situatii pe parcursul vietii satelitului dar el este foarte important pentru succesul misiunii :prima data el trebuia sa scoata proba japoneza din atractia gravitationala a Pamantului si sa o inscrie intr-o orbita de transfer in jurul lui Venus, iar a doua oara activare a sa trebuia sa inscrie satelitul intr-o orbita eliptica venusiana.
credit JAXA / image by Akihiro Ikeshita