16 augustus 2017

Ruimtetelescoop aan de dood ontsnapt

Fermi Logo

Het gebeurt niet vaak dat een ruimtetelescoop bijna in botsing komt met een andere satelliet. Toch was dat bijna gebeurd: de Fermi Gamma-ray Space Telescope (een ruimtetelescoop dat kosmische gammastraling waarneemt) heeft op een haar na een Russische spionagesatelliet ontweken. De gebeurtenissen dateren van maart/april vorig jaar, maar zijn nu pas vrijgegeven door NASA. Een verslag van wat bijna de duurste ruimtebotsing in de geschiedenis is geweest.

Julie McEnery is het hoofd van het wetenschapsteam dat verbonden is aan de Fermi-telescoop. Zoals iedere ochtend checkte zij op 29 maart 2012 haar email. Tot haar verrassing trof ze een automatisch gegenereerde email aan, die afkomstig was van NASA’s Robotic Conjunction Assessment Risk Analysis (CARA) – een geautomatiseerd systeem dat waarschuwingen afgeeft bij mogelijke ruimte-botsingen. De inhoud van deze mail was een nog grotere verrassing….van het meest onaangename soort.

McEnery ontdekte namelijk dat haar geliefde Fermi-telescoop een week later akelig dicht in de buurt zou komen van een oude Sovjet-spionagesatelliet, namelijk de Cosmos 1805. Beide satellieten vlogen met een snelheid van duizenden kilometers per uur op elkaar af, en zouden elkaar op slechts een paar honderd meter afstand passeren.

Nu lijkt dat een meevaller: net mis, is ook mis, toch? Helaas hebben technici en satelliet-deskundigen kwaadschiks geleerd dat het niet altijd zo werkt. We schrijven 10 februari 2009, toen een geautomatiseerde waarschuwing van CARA aangaf dat de Cosmos 2251 (een dode Russische communicatiesatelliet) en een functionerende Iridium-satelliet elkaar zouden passeren op slechts een kilometer afstand. Niets aan de hand, zou je zeggen….maar op het tijdstip van de voorspelde passage, werd het contact met de Iridium-33 verbroken. Op de radar was een puinwolk te zien op de plaats waar kort daarvoor nog een satelliet had gestaan. Beide satellieten bleken frontaal op elkaar te zijn gebotst.

Fermi Gamma-ray Observatory

Je snapt nu waarom Julie McEnery er niet gerust op was. Zij wist dat de voorspelde positie van satellieten kan afwijken van de werkelijke positie. Zo’n afwijking is nooit groot, hoogstens een paar honderd meter, maar groot genoeg om een gevaar te vormen voor de peperdure, hightech Fermi-ruimtetelescoop. Peentjes zweten en schietgebedjes dus voor de leden van het Fermi-team.

Fermi en de Cosmos 1805 kwamen met een relatieve onderlinge snelheid van 42.000 km/u op elkaar af. Bij een frontale botsing zou evenveel energie vrijkomen als bij 2500 kilogram springstof, waardoor beide satellieten volledig vernietigd zouden worden. De volgende dag, op 30 maart, bleek het helemaal alarmfase rood te zijn: nieuwe berekeningen hadden uitgewezen dat beide satellieten slechts 30 milliseconde na elkaar op dezelfde plek zouden staan. Het was dus noodzakelijk om Fermi een stap opzij te laten zetten, en wel heel snel.

Sommige lezers zullen zich trouwens afvragen waarom het lastig is om de exacte positie van een satelliet te bepalen. Dat komt doordat het vergelijkbaar is met het voorspellen van regen: een week van tevoren hebben weersvoorspellingen een grote onzekerheid, en deze wordt steeds kleiner naarmate de datum in kwestie dichterbij komt. Hetzelfde geldt voor satellieten: op ieder willekeurig moment is hun huidige (exacte) positie bekend, maar een week van tevoren dus niet.

Goed, Fermi moest dus aan de kant. Maar hoe doe je dat? Vriendelijk vragen zal alvast weinig nut hebben. Gelukkig is Fermi uitgerust met een stel stuwraketten, die eigenlijk bedoeld zijn om de ruimtetelescoop aan het einde van zijn levensduur te laten opbranden in de atmosfeer. Helaas zijn deze stuwraketten nooit getest (althans niet in combinatie met Fermi) – hetgeen logisch is, want stel dat het misgaat, dan zou de Fermi-ruimtetelescoop voltooid verleden tijd zijn. Bovendien zou Fermi in een baan kunnen komen die het einde zou betekenen voor z’n wetenschappelijke missie. Dan zou de telescoop weliswaar gered zijn, maar verder geen nuttige dingen meer kunnen doen. De betrokken wetenschappers en ingenieurs hadden echter weinig keus.

Het was tijd voor de volgende stap: het uitrekenen van het precieze moment waarop de stuwraketten de telescoop een “duw” moesten geven, om te zorgen dat de missie van Fermi gered zou zijn

Laat wat van je horen

*