20 januari 2022

Ruimtetelescoop aan de dood ontsnapt

Fermi Logo

Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

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

Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

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 én om te voorkomen dat de ruimtetelescoop op het pad van een ánder object zou komen. In de dagen erna werd de Cosmos 1805 nauwlettend in de gaten gehouden, evenals de overige 17.000 objecten (groter dan een centimeter) die in omloop zijn rond de aarde. Saillant detail: van die 17.000 objecten bestaat slechts 7 procent uit actieve satellieten (!).Op dinsdag 3 april werd duidelijk dat de onzekerheid nog altijd te groot was. De Fermi-telescoop werd gereedgemaakt om z’n stuwraketten af te vuren. Iets na het middaguur (lokale tijd bij Mission Command) werden de wetenschappelijke instrumenten van Fermi uitgeschakeld, werden de zonnepanelen ingeklapt (om te voorkomen dat ze geraakt zouden worden door de raketvlammen) en stroomde de hoogst brandbare substantie door de leidingen van het peperdure sterrenkundespeeltje.Het moment was daar: gedurende een seconde werden alle stuwraketten afgevuurd. Het systeem werkte: Fermi vloog niet in de fik en kreeg een broodnodige duw in de rug. De betrokken wetenschappers en ingenieurs leefden vol spanning toe naar het “moment supráªme” en toen alles achter de rug was, was de opluchting tastbaar. Maar was het ook voldoende? Zou de Cosmos 1805 werkelijk op veilige afstand voorbij vliegen? Niet lang daarna bleek dat inderdaad het geval te zijn: beide satellieten zouden elkaar op meerdere kilometers passeren. Later die middag werd de wetenschappelijke missie van Fermi hervat.Dit alles had wel een voordeel voor Julie McEnery: “ik ben die week 10 kilo afgevallen”. Waarvan akte. Bron: NASA.

Speak Your Mind

*

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.