Il Solar Orbiter dell'ESA/NASA si sta avvicinando al punto più vicino al Sole nella sua orbita attuale. È un momento importante per le attività scientifiche della missione e il team di controllo della missione dell'ESA si prepara costantemente per eventuali problemi che la navicella spaziale potrebbe affrontare mentre sorvola la nostra stella attiva e imprevedibile.
Controllo della missione su Solar Orbiter. Vieni su Solar Orbiter...
"È il nostro scenario peggiore", afferma il controllore di volo Daniel Lakey. "Se Solar Orbiter dovesse riscontrare qualche grosso problema a bordo e non fossimo in grado di ristabilire le comunicazioni."
L'avvicinamento ravvicinato di Solar Orbiter al Sole ("perielio") è un periodo di massima attività scientifica.
Richiede che le squadre di controllo di volo e gli esperti di dinamica di volo presso il centro di controllo missione ESOC dell'ESA eseguano una serie di operazioni altamente complesse.
Se qualcosa va storto durante queste attività, la navicella spaziale potrebbe reimpostarsi automaticamente in "modalità provvisoria".
In modalità provvisoria, il software della navicella si riavvia e vengono riattivate solo le sue funzioni più basilari. I team sulla Terra poi scoprono cosa ha attivato la modalità provvisoria, risolvono il problema e riavviano sistemi più avanzati come gli strumenti scientifici.
Una modalità sicura durante il perielio sarebbe particolarmente dannosa a causa del grave impatto sulle operazioni scientifiche durante questo periodo impegnativo.
Solar Orbiter ha anche meno energia disponibile durante il perielio poiché il calore intenso richiede di inclinare i suoi pannelli solari lontano dal sole per evitare danni.
La navicella spaziale deve essere recuperata il più rapidamente possibile prima che la scienza vada persa o, peggio, rimanga senza energia.
"Il sole è così luminoso che anche un semplice sensore solare è sufficiente per garantire che Solar Orbiter sappia sempre dove si trova il sole e possa sempre puntare il suo scudo termico verso di esso. Questo sensore si attiva durante la modalità provvisoria e mantiene i sistemi interni della navicella al sicuro da la radiazione emanata dalla nostra stella", afferma Lakey.
"Quindi sappiamo che Solar Orbiter punterà sempre la sua 'fronte' verso il sole. Ma per capire in che direzione si trova, ci affidiamo agli inseguitori stellari."
La massima priorità per un veicolo spaziale in modalità provvisoria è puntare la sua antenna di comunicazione verso la Terra e ristabilire il contatto il prima possibile.
Gli inseguitori stellari si accendono automaticamente durante la modalità provvisoria e la navicella spaziale li usa per riconoscere determinati schemi di stelle. Può quindi determinare il suo orientamento e in quale direzione dovrebbe puntare la sua antenna per comunicare con la Terra.
"Ma se gli inseguitori stellari non riescono a agganciare le stelle giuste, o la sequenza di recupero viene interrotta prima che possano essere accesi, Solar Orbiter non ha modo di sapere dove si trova la Terra."
Prendere il controllo
Per rendere la situazione ancora più impegnativa, in modalità provvisoria Solar Orbiter può utilizzare solo la sua antenna di comunicazione di riserva.
L'antenna di riserva può muoversi "su e giù" su un asse, ma non "sinistra e destra" sull'altro. Ciò evita una serie di potenziali complicazioni, ma significa anche che l'intero veicolo spaziale deve ruotare per puntare l'antenna in determinate direzioni.
La soluzione è l'effetto stroboscopico:se Solar Orbiter si trova in modalità sicura e non è in grado di localizzare la Terra, inizierà a rotolare attorno a un asse mantenendo lo scudo termico puntato in modo sicuro verso il sole.
"In modalità stroboscopica, Solar Orbiter emette un segnale con un 'tono' speciale:un faro nell'oscurità dello spazio", afferma Lakey.
"Alla fine, questo segnale si diffonderà sulla Terra. Non appena lo rileveremo in una delle nostre stazioni di terra, potremo valutare la situazione, capire cosa ha causato l'attivazione della modalità provvisoria ed eseguire le nostre operazioni di risoluzione dei problemi e di ripristino."
Questa è la teoria, comunque. Durante i quattro anni di permanenza nello spazio, Solar Orbiter non ha mai dovuto fare affidamento su un recupero stroboscopico e non è mai stato testato in volo.
Fino ad ora.
I team dell'ESOC hanno sfruttato un recente periodo di basso ritardo nella comunicazione con Solar Orbiter per verificare se sono pronti a gestire una vera e propria ripresa improvvisa.
"Abbiamo iniziato a far girare Solar Orbiter e vedere se riuscivamo a rilevare il faro dall'antenna di riserva", afferma Lakey. "Abbiamo precaricato i comandi per tornare alle normali operazioni nel caso in cui non fossimo riusciti a rilevarlo, quindi non c'è mai stato alcun rischio per la navicella spaziale."
I test di recupero sono stati un successo. I team hanno confermato di poter rilevare il faro di emergenza di Solar Orbiter e identificare lo stato della navicella spaziale in caso di modalità sicura con inseguitori stellari malfunzionanti.
Questi sono i primi passi fondamentali per riprendere il controllo della navicella spaziale e dimostrano la preparazione del team per questo scenario critico ma improbabile.
"Abbiamo anche testato con successo la nostra capacità di comunicare con il satellite in situazioni particolarmente difficili, come quando il suo scudo termico oscura parzialmente la vista della Terra da parte dell'antenna."
Questo è solo uno delle centinaia di potenziali problemi che i nostri team immaginano e pianificano ogni giorno. Le missioni dell'ESA sono veicoli spaziali unici nel loro genere:potrebbero dover affrontare problemi che nessun altro veicolo spaziale ha mai affrontato.
Ci sono pochi esempi simili da cui imparare e poche procedure consolidate da seguire. È essenziale testare le nostre operazioni di recupero dei veicoli spaziali nello spazio e che i team sulla Terra le mettano in pratica quando ne hanno una buona opportunità.
"Non smetteremo mai di pensare alle nuove sfide che le nostre missioni potrebbero affrontare", afferma Lakey. "O su come superarli."
Fornito dall'Agenzia spaziale europea
