Gli enormi pannelli solari di Lucy hanno completato la loro prima serie di test di implementazione nel gennaio 2021 all'interno di una camera termica a vuoto presso la Lockheed Martin Space. Credito:Lockheed Martin Space
Dopo il successo del lancio della navicella spaziale Lucy della NASA il 16 ottobre 2021, un gruppo di ingegneri si è rannicchiato attorno a un lungo tavolo da conferenza a Titusville, in Florida. Lucy era a poche ore dal suo volo di 12 anni, ma una sfida inaspettata era emersa per la prima missione in assoluto degli asteroidi troiani.
I dati hanno indicato che uno dei pannelli solari di Lucy che alimentano i sistemi del veicolo spaziale, progettato per aprirsi come un ventaglio, non si era completamente aperto e bloccato e il team stava cercando di capire cosa fare dopo.
I team della NASA e dei partner di missione Lucy si sono rapidamente riuniti per risolvere i problemi. Al telefono c'erano i membri del team della Mission Support Area della Lockheed Martin fuori Denver, che erano in contatto diretto con la navicella spaziale.
La conversazione è stata tranquilla, ma intensa. A un'estremità della stanza, un ingegnere sedeva con la fronte corrugata, piegando e aprendo un piatto di carta nello stesso modo in cui funzionano gli enormi pannelli solari circolari di Lucy.
C'erano così tante domande. Quello che è successo? L'array era aperto? C'era un modo per risolverlo? Lucy sarebbe in grado di eseguire in sicurezza le manovre necessarie per portare a termine la sua missione scientifica senza un array completamente schierato?
Con Lucy già in viaggio attraverso lo spazio, la posta in gioco era alta.
In poche ore, la NASA ha riunito il team di risposta alle anomalie di Lucy, composto da membri del capo della missione scientifica Southwest Research Institute (SwRI) ad Austin, in Texas; le operazioni di missione guidano il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland; il costruttore di veicoli spaziali Lockheed Martin; e Northrop Grumman a San Diego, progettista e costruttore di sistemi di pannelli solari.
"Questa è una squadra di talento, fermamente impegnata nel successo di Lucy", ha affermato Donya Douglas-Bradshaw, ex project manager di Lucy della NASA Goddard. "Hanno la stessa grinta e dedizione che ci hanno portato a un lancio di successo durante una pandemia irripetibile."
Uniti nella loro ricerca per garantire che Lucy raggiungesse il suo massimo potenziale, il team ha iniziato un'approfondita immersione per determinare la causa del problema e sviluppare il miglior percorso da seguire.
Dato che il veicolo spaziale era per il resto perfettamente in salute, il team non si stava precipitando in nulla.
"Abbiamo una squadra incredibilmente talentuosa, ma era importante dare loro il tempo di capire cosa è successo e come andare avanti", ha affermato Hal Levison, investigatore principale di Lucy da SwRI. "Fortunatamente, il veicolo spaziale era dove doveva essere, funzionava nominalmente e, cosa più importante, era sicuro. Abbiamo avuto tempo."
Rimanendo concentrato durante molti lunghi giorni e notti, il team ha lavorato attraverso le opzioni. Per valutare la configurazione dell'array solare di Lucy in tempo reale, il team ha attivato i propulsori sulla navicella spaziale e ha raccolto dati su come queste forze hanno fatto vibrare l'array solare. Successivamente, hanno inserito i dati in un modello dettagliato dell'assieme motore dell'array per dedurre quanto fosse rigido l'array di Lucy, il che ha aiutato a scoprire l'origine del problema.
Alla fine, si sono avvicinati alla causa principale:un cordino progettato per aprire l'enorme pannello solare di Lucy era probabilmente ringhiato sulla sua bobina simile a una bobina.
Dopo mesi di ulteriore brainstorming e test, il team di Lucy ha optato per due potenziali percorsi da seguire.
In uno, avrebbero tirato più forte il cordino facendo funzionare il motore di attivazione di riserva dell'array contemporaneamente al suo motore principale. L'alimentazione da due motori dovrebbe consentire al cordino bloccato di avvolgersi ulteriormente e innestare il meccanismo di aggancio dell'array. Sebbene entrambi i motori non fossero mai stati originariamente progettati per funzionare contemporaneamente, il team ha utilizzato dei modelli per garantire che il concetto funzionasse.
La seconda opzione:utilizzare l'array così com'era, quasi completamente distribuito e generando più del 90% della sua potenza prevista.
"Ogni percorso comportava alcuni elementi di rischio per raggiungere gli obiettivi scientifici di base", ha affermato Barry Noakes, ingegnere capo dell'esplorazione dello spazio profondo della Lockheed Martin. "Gran parte del nostro impegno è stata l'identificazione di azioni proattive che mitighino il rischio in entrambi gli scenari."
Il team ha mappato e testato i possibili risultati per entrambe le opzioni. Hanno analizzato ore di filmati di prova dell'array, costruito una replica a terra del gruppo motore dell'array e testato la replica oltre i suoi limiti per comprendere meglio i rischi di ulteriori tentativi di implementazione. Hanno anche sviluppato un software speciale ad alta fedeltà per simulare Lucy nello spazio e valutare eventuali effetti a catena che un tentativo di ridistribuzione potrebbe avere sulla navicella spaziale.
"La cooperazione e il lavoro di squadra con i partner della missione sono stati fenomenali", ha affermato Frank Bernas, vicepresidente, componenti spaziali e attività strategiche di Northrop Grumman.
Dopo mesi di simulazioni e test, la NASA ha deciso di andare avanti con la prima opzione:un tentativo in più fasi di ridistribuire completamente il pannello solare. In sette occasioni a maggio e giugno, il team ha comandato alla navicella spaziale di far funzionare contemporaneamente i motori di schieramento dei pannelli solari primari e di backup. Lo sforzo è riuscito, tirando il cordino e aprendo ulteriormente e tendendo l'array.
La missione ora stima che il pannello solare di Lucy sia aperto tra 353 e 357 gradi (su 360 gradi totali per un array completamente dispiegato). Sebbene l'array non sia completamente agganciato, è sottoposto a una tensione notevolmente maggiore, il che lo rende sufficientemente stabile da consentire al veicolo spaziale di operare secondo necessità per le operazioni della missione.
Il veicolo spaziale è ora pronto e in grado di completare la prossima grande pietra miliare della missione:un aiuto gravitazionale terrestre nell'ottobre 2022. Lucy dovrebbe arrivare al suo primo bersaglio di asteroidi nel 2025. + Esplora ulteriormente
