Kreditna slika: NASA
Globok prostor je hladen. Zelo mrzlo. To je težava, še posebej, če letite na stari vesoljski ladji. In napajalniki vam slabijo. In cevi za gorivo bi lahko kadar koli zamrznile. Oh, in mimogrede, morate leteti še trinajst let.
Sliši se kot znanstvenofantastični triler, a to se resnično dogaja z vesoljskim plovilom NASA / Evropske vesoljske agencije Ulysses.
Ulysses je bil predstavljen leta 1990 na petletni misiji preučevanja sonca. Obrt je zbrala nove podatke o hitrosti in smeri sončnega vetra. Odkril je 3D obliko sončevega magnetnega polja. Zapisovala je sončne bliske na soncu in super sončne žarke oddaljenih nevtronskih zvezd. Ulysses je celo letel skozi rep kometa Hyakutake, nepričakovano srečanje, ki je razveselilo astronome.
Misija naj bi se končala leta 1995, vendar je Ulysses preveč uspešno odnehal. NASA in ESA sta odobrili tri podaljševanja, nazadnje februarja 2004. Ulysses naj bi nadaljeval do leta 2008, trinajst let dlje, kot je bilo prvotno načrtovano.
Podaljšana naloga Ulysses-a je, kot prej, raziskovanje sonca. Toda Ulysses je trenutno daleč od naše zvezde. Ima srečanje z Jupitrom, ki preučuje velikanski planet in njegovo magnetno polje. Sončna svetloba tam je 25-krat manj intenzivna od tiste, ki jo doživljamo na Zemlji, in Ulyssesa je vse prej kot hladno.
Nazaj v osemdeseta leta prejšnjega stoletja, ko je bil Ulysses še vedno na Zemlji in se sestavljal, so načrtovalci misij vedeli, da bo moralo vesoljsko plovilo preživeti nekaj nizkih temperatur. Tako so na krovu postavili na desetine grelcev, ki jih poganja radioizotopski termoelektrični generator ali RTG. Ti grelniki so ohranili Ulysses prijetno toplo.
Vendar obstaja težava: RTG bledi.
"Izhodna moč RTG upada že od lansiranja vesoljskega plovila," pravi Nigel Angold, vodja operacij vesoljskih plovil Ulysses ESA pri JPL. RTG moč naravno zbledi, ko njen radioaktivni vir propada. To je po pričakovanjih Kar načrtovalci niso pričakovali, je bilo 13 let dodatnih operacij.
»Ko je bil leta 1990 predstavljen Ulysses, je RTG proizvedel 285 vatov. Zdaj je zmanjšanje na 207 vatov - komaj dovolj moči za zagon znanstvenih instrumentov in grelnikov hkrati, "ugotavlja Angold.
V notranjosti Ulysses se temperatura razlikuje od kraja do kraja. "Mnogi znanstveni instrumenti so že pod lediščem (0 C)," pravi toplotni inženir Ulysses Fernando Castro. "To je v redu, ker lahko delujejo pri nizki temperaturi." Toda gorivne črte so druga stvar. Lebdijo približno 3 stopinje nad ničlo, "in če zamrznejo, smo v težavah."
Naprave za gorivo so kritične za poslanstvo. Na osmi potisk ladje dovajajo hidrazinsko gorivo. Vsak teden ali nekaj drugega, zemeljski krmilniki sprožijo potisnike, da Ulysses-ova radijska antena usmeri proti zemlji. Če hidrazin zmrzne, potiski ne delujejo. Brez potiska ne pomeni komunikacije. Misija bi bila izgubljena.
Približno osem metrov gorivne črte kača skozi vesoljsko ladjo. Vsak zasuk je možna hladna točka, mesto, kjer se lahko hidrazin začne strjevati. "Če hidrazin zamrzne kjer koli, ne vem, ali ga lahko spet varno odmrznemo," skrbi Castro. Ko se hidrazin odmrzne, se razširi, morda dovolj, da pokvari cevi za gorivo. Pogonsko gorivo Ulysses bi se nekoristno zaletelo v vesolje.
Temperatura na kateri koli točki vzdolž cevi za gorivo je neverjetno občutljiva na dogajanje drugje v vesoljskem plovilu. Vključitev znanstvenega instrumenta "tukaj" lahko povzroči mrzlico "tam", ker odvzame moč enemu od grelnikov. Prižiganje potiska, predvajanje ali snemanje podatkov: skoraj vse bi lahko vznemirilo občutljivo toplotno ravnovesje Ulyssesa.
Zgoraj: Zapletena notranjost Ulyssesa. Temni bloki so znanstveni inštrumenti in druge naprave. Črpalke za gorivo, označene z rdečo, modro in zeleno, vodijo iz centralnega rezervoarja za hidrazin do potiska. Kliknite tukaj, če si želite ogledati območja, ki so najbolj izpostavljena zmrzovanju.
Tudi preprosto dejanje pošiljanja sporočila vesoljskemu plovilu lahko povzroči težave. Sistemski inženir Andy McGarry se spominja, "prejšnji mesec smo Ulyssesu poslali nekaj novih ukazov, ko je temperatura začela padati, kar 0,8 stopinj C v bližini gorivnih vodov. Bili smo manj kot stopinjo ledišča hidrazina - preblizu za udobje. "
Inženirji so težavo hitro ugotovili. "Za preučevanje Jupitra so bili aktivirani vsi Ulyssesovi znanstveni instrumenti," razlaga McGarry, "in to je RTG obremenilo do njegove meje." Ulysses bi imel težave pri podpori še ene naprave. Ko pa je signal prispel z Zemlje, se je samodejno vklopila še ena naprava: dekoder, ki prevaja radijske signale v tok binarnih signalov in ničel, ki jih razumejo Ulyssesovi računalniki. "Dekoder je kradel moč iz grelnikov."
Od takrat so se zemeljski krmilniki naučili, da so prenose na Ulysses kratke, tako da temperatura ne more pasti zelo daleč.
Ulysses se bo odvrnil od Jupitra in se odpravil nazaj proti soncu. Sčasoma bo sončno ogrevanje hidrazin ohranilo toplo, vgrajene grelnike pa je mogoče izklopiti, "vendar se to ne bo zgodilo do leta 2007", pravi Angold. Medtem inženirji JPL vesoljno plovilo stalno spremljajo.
Znanstvenik Steve Suess iz Nasinovega centra za vesoljske polete Marshall meni, da se je vredno potruditi. "Razširjena misija nam daje priložnost, da se naučimo veliko več o soncu." Poseben interes je Sončni minimum. Sončna aktivnost narašča in pada na vsakih 11 let, razlaga. Ulysses je med letoma 1994 in 1995 preučeval sončno tiho fazo, Sončni minimum, zdaj pa mora Ulysses spet to storiti. "Naslednji sončni minimum je predviden okoli leta 2006," pravi Suess, "vendar to ne bo tako kot prej." Leta 2001 je sončno magnetno polje zasukalo. Severni pol se je pomaknil proti jugu in obratno. Magnetno gledano je sonce zdaj na glavo. Kako bo to vplivalo na sončni minimum?
Morda bo Ulysses to izvedel? če prej ne zamrzne.
Izvirni vir: NASA Science Story
