Il 22 settembre, verso mezzogiorno, La navicella spaziale Integral dell'ESA è entrata in modalità provvisoria di emergenza. Una delle tre "ruote di reazione" attive della navicella si era spenta senza preavviso e aveva smesso di girare, causando un effetto a catena che significava che il satellite stesso iniziò a ruotare.

Come risultato della rotazione del veicolo spaziale, i dati raggiungevano il controllo a terra solo a chiazze e le batterie si scaricavano rapidamente. Con poche ore di autonomia rimaste, sembrava possibile che la missione diciannovenne potesse essere persa.

Il team di controllo del volo integrale, insieme ai team di Flight Dynamics e Ground Station al controllo missione ESOC dell'ESA, team di ESAC e Airbus Defence &Space, messo al lavoro. Con un pensiero rapido e soluzioni ingegnose, hanno trovato il problema e salvato la missione.

Cosa sulla Terra?

Un Single Event Upset (SEU) si verifica quando una particella carica colpisce una parte sensibile dell'apparecchiatura elettrica, provocando un "cambiamento di stato" una tantum che ne interrompe il funzionamento. Questi addebitati, Le particelle "ionizzate" spesso provengono dal Sole quando emette materia ed energia durante i brillamenti solari o le espulsioni di massa coronale.

"Non credo che il SEU in questa occasione sia stato causato dal nostro locale, stella a volte scontrosa. Questo sciopero è avvenuto in un giorno in cui non è stata osservata alcuna attività meteorologica spaziale rilevante, " spiega Juha-Pekka Luntama, Il capo della meteorologia spaziale dell'ESA.

"Sulla base di una discussione con i nostri colleghi del Flight Control Team, sembra che l'anomalia sia stata innescata da particelle cariche intrappolate nelle fasce di radiazione intorno alla Terra".

Le fasce di radiazione di Van Allen sono due regioni a forma di ciambella che circondano la Terra, dove le particelle cariche di energia sono intrappolate all'interno del campo magnetico terrestre. Le loro proprietà variano a seconda dell'attività solare e rappresentano un pericolo per i satelliti e gli esseri umani nello spazio che li attraversano. Poiché il punto più basso dell'orbita di Integral è ora a soli 1500 km dalla superficie terrestre, il veicolo spaziale passa attraverso entrambe le fasce di radiazione nella sua orbita.

'Darmstadt, abbiamo un problema'

Integral utilizza "ruote di reazione", ruote che immagazzinano energia mentre girano, per controllare sottilmente la direzione in cui punta il veicolo spaziale senza la necessità di propulsori.

Ad un tratto, una di queste ruote di reazione si fermò e, per la legge di conservazione dell'energia, quella forza di rotazione precedentemente nella ruota doveva andare da qualche altra parte, l'intera navicella spaziale. La navicella iniziò a girare, innescando una modalità di atteggiamento sicuro di emergenza che, purtroppo, a causa di un precedente fallimento, non era più affidabile e non riusciva a stabilizzare la missione.

La ruota di reazione è stata riattivata dalle squadre a terra, ma la navicella ha continuato a girare a una velocità media di circa 17 gradi al minuto (circa una rotazione ogni 21 minuti), oltre a oscillare in modo imprevedibile attorno ai suoi assi. Questo potrebbe non sembrare molto, ma la navicella stava ruotando a cinque volte il suo massimo quando era sotto controllo.

"I dati provenienti da Integral erano discontinui, entrando per brevi periodi a causa della rotazione. Ciò ha reso l'analisi ancora più difficile, " spiega Richard Southworth, Responsabile operativo della missione.

"Le batterie si stavano scaricando, poiché c'erano solo brevi periodi di ricarica quando i pannelli si affacciavano brevemente al sole."

La prima sfida è stata quella di ridurre il consumo energetico di Integral per guadagnare più tempo. Le prime stime della carica residua prima del blackout e della perdita del satellite erano di appena tre ore. Passo dopo passo, spegnendo vari strumenti e componenti non critici, questo è aumentato a più di sei ore. Passaggio successivo:interrompere la rotazione.

Con il supporto di esperti del settore, il team dell'ESOC ha analizzato lo stato delle ruote di reazione, arrivando con una serie di comandi per cambiare la loro velocità e frenare il satellite in rotazione. Nel tardo pomeriggio, i comandi sono stati inviati e hanno mostrato immediatamente successo, ma passarono altre tre lunghe ore prima che il satellite fosse completamente sotto controllo e fuori pericolo immediato.

Il momento dell'Apollo 13 di Integral

"Tutti hanno tirato un enorme sospiro di sollievo. Questo è stato molto vicino, e siamo stati immensamente sollevati per aver tirato fuori la navicella da questa esperienza di "quasi morte", " ricorda Andreas Rodolfo, Capo della Divisione Missioni Astronomiche nel Dipartimento Operazioni Missioni dell'ESOC.

"La maggior parte del team di controllo stava lavorando da casa a questo punto - stavo seguendo le operazioni dal treno! - e ho lavorato fino alle quattro del mattino per rendere la navicella completamente stabile, di nuovo in posizione e di fronte al Sole per ricaricare le batterie."

Sfortunatamente, poche ore dopo, quando il team si è riunito per discutere i passi successivi, la navicella ha ripreso a ruotare, le sue ruote di reazione girano di nuovo ad alta velocità. La ragione di ciò non è ancora completamente compresa, ma si pensa che sia associata a un'"occultazione dell'inseguitore stellare" o "accecamento" che non è stato gestito correttamente dai sistemi di controllo del satellite, in modo efficace quando la Terra ostacola la vista del veicolo spaziale le stelle, che usa per orientarsi.

Il team ha ripetuto i passaggi dei giorni precedenti per stabilizzare la navicella spaziale e tornare alla posizione di puntamento del Sole, questa volta senza intralciare gli inseguitori di stelle. Il recupero è durato solo un paio d'ore, mettendo in pratica le lezioni apprese dalla prima volta.

Da allora Integral è rimasto sotto controllo, e dal 27 settembre tutti i sistemi tornano online. Dal 1 ottobre, dopo un checkout prolungato, i suoi strumenti sono tornati ad osservare l'Universo ad alta energia.

Uno dei primi obiettivi di Integral sarà osservare stelle massicce nella regione di Orione, e studiare l'impatto sull'ambiente circostante quando diventano supernova.

"Siamo tornati anche alle osservazioni del 'bersaglio di opportunità', il che significa che Integral sta di nuovo reagendo rapidamente per studiare eventi esplosivi inaspettati nell'Universo, "dice Erik Kuulkers, Project Scientist dell'ESA per Integral.

Un problema di spinta

Non è la prima volta che questa missione di quasi 20 anni fa spaventare il team di controllo presso il Centro operativo ESOC dell'ESA. L'anno scorso, Integral ha acceso i suoi propulsori forse per l'ultima volta pianificata, dopo un guasto al suo sistema di propulsione.

È questo sistema di propulsione carente che ha reso inefficace una modalità provvisoria normalmente rettificatrice in questa occasione. Con la modalità ora disabilitata, la squadra di controllo sta lavorando a una nuova sequenza di salvataggio automatico che dovrebbe imitare molte delle operazioni eseguite dopo questa anomalia, solo molto più veloce.

Quando il sistema di propulsione si è guastato, il team si è reso conto che avrebbero dovuto imparare a manovrare il satellite da quattro tonnellate usando solo le sue ruote di reazione altamente sensibili, scaricare energia a intervalli regolari e contrastare le forze sul veicolo spaziale, compresa la spinta gentile della luce del sole. Era una soluzione mai provata prima.

"All'inizio non credevo fosse possibile. Abbiamo verificato con i nostri colleghi della dinamica di volo e la teoria ha indicato che avrebbe funzionato. Dopo aver fatto una simulazione, l'abbiamo testato sulla navicella spaziale. Ha funzionato, " spiega Riccardo.

"Grazie al nostro arguto team e all'aiuto di esperti di tutto il settore, L'integrale continua a vivere. Quasi vent'anni, sta superando di gran lunga le aspettative per quella che doveva essere una missione di cinque anni".