Billedkredit: NASA
Det dybe rum er koldt. Meget kold. Det er et problem - især hvis du flyver i et gammelt rumskib. Og dine strømforsyninger aftager. Og brændstofledningerne kunne fryse når som helst. Åh, og forresten skal du fortsætte med at flyve i tretten år til.
Det lyder som en science fiction-thriller, men dette sker virkelig med NASA / European Space Agency-rumfartøjet Ulysses.
Ulysses blev lanceret i 1990 på en fem-årig mission for at studere solen. Fartøjet indsamlede nye data om solvindens hastighed og retning. Den opdagede 3D-formen af solens magnetfelt. Den registrerede solbrændere på solen, og supersolarendenskud fra fjerne neutronstjerner. Ulysses fløj endda gennem halen af kometen Hyakutake, et uventet møde, der glædede astronomer.
Missionen skulle slutte i 1995, men Ulysses var for vellykket til at holde op. NASA og ESA har tildelt tre udvidelser, senest i februar 2004. Ulysses er planlagt at fortsætte indtil 2008, tretten år længere end oprindeligt planlagt.
Ulysses 'udvidede mission, som før, er at studere solen. Men i øjeblikket er Ulysses langt fra vores stjerne. Det har et møde med Jupiter og studerer den enorme planet og dens magnetfelt. Sollys derude er 25 gange mindre intens end hvad vi oplever på Jorden, og Ulysses bliver farligt koldt.
Tilbage i 1980'erne, da Ulysses stadig var på Jorden og blev samlet, vidste missionsplanlæggere, at rumfartøjet skulle tåle nogle lave temperaturer. Så de satte snesevis af varmeovner ombord, alle drevet af en radioisotop termoelektrisk generator, eller "RTG." Disse varmeapparater har holdt Ulysses behageligt varme.
Men der er et problem: RTG falmer.
”RTG's effekt er faldet siden rumfartøjet blev lanceret,” siger Nigel Angold, Ulysses ESAs rumfartøjsoperationschef hos JPL. RTG-strøm bleges naturligt, når dens radioaktive kilde henfalder. Det er som forventet. Hvad planlæggere ikke forventede var 13 års ekstra operationer.
”Da Ulysses blev lanceret i 1990, producerede RTG 285 watt. Nu er det nede på 207 watt - knap nok kraft til at køre videnskabsinstrumenterne og varmeapparaterne på samme tid, ”bemærker Angold.
Inde i Ulysses varierer temperaturen fra sted til sted. ”Mange af videnskabsinstrumenterne er allerede under frysepunktet (0 C),” siger Ulysses termiske ingeniør Fernando Castro. ”Det er OK, fordi de kan fungere ved lav temperatur.” Men brændstofledningerne er en anden sag. De svæver omkring 3 grader over nul, "og hvis de fryser, er vi i problemer."
Brændstofledninger er kritiske for missionen. De leverer hydrazin drivmiddel til skibets otte thrustere. Hver uge skyder jordencontrollere thrusterne for at holde Ulysses 'radioantenne pegende mod Jorden. Thrustere fungerer ikke, hvis hydrazinet fryser. Ingen thrustere betyder ingen kommunikation. Missionen ville gå tabt.
Cirka otte meter brændstofledning slanger gennem rumskibet. Hver vending og drejning er et muligt koldt sted, et sted, hvor hydrazinen kan begynde at størkne. ”Hvis hydrazinet fryser overalt, ved jeg ikke, om vi med sikkerhed kan optø det igen,” bekymrer Castro. Når hydrazin tiner, udvides det, muligvis nok til at sprænge brændstofledningerne. Ulysses 'drivmiddel ville svirre nytteløst i rummet.
Temperaturen på ethvert givet sted langs brændstoflinjerne er forvirrende følsom over for, hvad der sker ellers i rumfartøjet. At tænde på et videnskabeligt instrument "her" kan muligvis forårsage en chill "derovre", fordi det tager magten væk fra en af varmeovnene. At skyde en thruster, afspille eller optage data: næsten alt kan forstyrre Ulysses 'sarte termiske balance.
Over: Det komplicerede interiør i Ulysses. Mørke blokke er videnskabsinstrumenter og andre enheder. Brændstofledninger, der er betegnet med rød, blå og grøn, fører fra en central hydrazinbeholder til thrusterne. Klik her for at se områder, der er mest sårbare over for frysning.
Selv den enkle handling med at sende rumfartøjet en meddelelse kan forårsage problemer. Systemingeniør Andy McGarry husker, ”i sidste måned sendte vi nogle nye kommandoer til Ulysses, da temperaturen begyndte at falde, så meget som 0,8 grader C nær brændstofledningerne. Vi var mindre end en grad fra frysepunktet for hydrazin - for tæt til komfort. ”
Ingeniører regnede hurtigt ud af problemet. "Alle Ulysses 'videnskabsinstrumenter var blevet aktiveret til at studere Jupiter," forklarer McGarry, "og dette pressede RTG til sin grænse." Ulysses ville have problemer med at støtte endnu en enhed til. Men da et signal ankom fra Jorden, tændtes en anden enhed automatisk: dekoderen, der oversætter radiosignaler til en strøm af binære signaler og nuller forstået af Ulysses 'computere. ”Dekoderen stjal strøm fra varmeovnene.”
Siden da har jordcontrollere lært at holde deres transmissioner til Ulysses kort, så temperaturen ikke kan falde meget langt.
Ulysses er ved at vende sig væk fra Jupiter og gå tilbage til solen. Til sidst holder solvarme hydrazinen varm, og ombordvarmere kan slukkes, ”men det vil ikke ske før i 2007,” siger Angold. I mellemtiden holder ingeniører hos JPL konstant overvågning på rumfartøjet.
Mission forsker Steve Suess ved NASA Marshall Space Flight Center mener det er værd at gøre det. ”Den udvidede mission giver os en chance for at lære meget mere om solen.” Af særlig interesse er Solar Minimum. Solaktivitet vokser og aftager hvert 11. år, forklarer han. Ulysses studerede solens stille fase, Solar Minimum, mellem 1994 og 1995. Nu får Ulysses gøre det igen. "Det næste solminimum skal være omkring 2006," siger Suess, "men det vil ikke være det samme som før." I 2001 vendte solens magnetiske felt. Nordpolen skiftede mod syd, og vice versa. Magnetisk set er solen nu på hovedet. Hvordan vil det påvirke Solar Minimum?
Måske vil Ulysses finde ud af det? hvis den først ikke fryser til døden.
Original kilde: NASA Science Story
