Tetszhalott állapotból hozta vissza az életbe a Hubble-t a NASA

2021. július 16. – 22:35

frissítve

Tetszhalott állapotból hozta vissza az életbe a Hubble-t a NASA
A Hubble a Föld horizontja előtt 1997-ben – Fotó: NASA

Másolás

Vágólapra másolva

Több mint egy hónapos leállás után élesztette újra a NASA egy bravúros mérnöki akcióval a Hubble űrtávcsövet, amit majdnem 600 kilométeres távolságból kellett átkapcsolni egy tartalékrendszerre. A június 13-án bejelentett leállás okát hetekig nem is találta az amerikai űrügynökség, és amikor meg is lett a hiba, akkor sem volt biztos, hogy sikerül megmenteni a rendkívül fontos tudományos eszközt. Még egy hasonló dobásra viszont már nem lesz lehetőség, a következő ilyen hiba a Hubble végét jelenti majd.

Június 13-án jelentette be a NASA, hogy egy váratlan, hosszú ideig megmagyarázhatatlan hiba miatt leállt az 1990-ben felbocsájtott Hubble űrtávcső. Az amerikai Nemzeti Repülési és Űrhajózási Hivatal hetekig egy kisebb hibára gyanakodott, de bárhogy próbálták helyrehozni azt, nem jártak sikerrel, és végül kiderült, hogy nem egy hibás memóriaegységgel van a gond, hanem nagyobb a baj.

Persze az eredetileg sejtett probléma megoldása sem lett volna egyszerű, és nemcsak azért, mert az űrtávcső 569 kilométeres magasságban kering, hanem mert iszonyatosan régi technológia hajtja. Nem tökéletes emlékeim szerint valamikor a kilencvenes évek közepén lett egy 286-os gépünk, amit 1991-ig gyártott az Intel, azt hiszem, sebesre vakarnám a fejem, ha valaki elém tenné, hogy akkor valahogy hozzam működésbe – hát még, ha az űr vákuumában, majdnem 600 kilométerről kellene megtennem ezt.

A már több mint 30 éves Hubble-ben négy darab 64 kilobájtos memóriamodul van, ebből három tartalék, de hiába próbáltak átállni a tartalékok egyikére, semmi nem történt, ahogy utána a fő memóriamodulra visszaváltva sem. Ezután kezdtek gyanakodni, hogy más lehet a probléma. Mivel a közvetlen szervizelés lehetősége az űrsiklóprogram nyugdíjazásával megszűnt, a NASA szakemberei írtak egy jó hosszú listát, hogy mi minden romolhatott el, aztán sorrendbe rakták ezeket aszerint, hogy mekkora valószínűséggel fordulhatnak elő, majd elkezdtek végigmenni a listán szépen lassan, óvatosan.

A cél ugyanis nem az volt, hogy mielőbb újra üzembe helyezzék a Hubble-t, egy esetleges katasztrofális hibát kockáztatva, hanem hogy biztonságosan hozzák vissza az életbe az űrtávcsövet.

A Hubble pályára állításának pillanata, közvetlenül azután, hogy a Discovery űrsikló robotkarja elengedi 1990. április 25-én – Fotó: NASA

„Ez mindig egy kis detektívfeladat, hogy megpróbáljuk felhasználni a nyomokat, amelyekkel rendelkezünk, megértsük a hardvert, és hogy mit tud és mit nem, és megpróbáljuk kitalálni, hogy milyen feltételezett probléma okozhatta az adatokat, amelyeket látunk. A hibaelhárítás általános módja az, hogy végiggondoljuk az összes dolgot, ami elromolhatott, megpróbáljuk őket valószínűségi sorrendbe állítani, majd végigmegyünk a listán” – mondta el Paul Hertz, a NASA asztrofizikai részlegének vezetője.

A csapata pedig meg is fogadta a tanácsot: bő egy hónapnyi fejvakargatás után, július 14-én jelentették, hogy megtalálták a hiba okát, majd két nappal később, hogy másnapra már meg is oldották azt. A memóriamodulos zsákutca után az úgynevezett Science Instrument Command and Data Handling (SI C&DH) főszámítógép felé fordultak, ezen belül azonosították, hogy a PCU, vagyis a teljesítményszabályozó egység romlott el.

Ennek feladata normál esetben az lenne, hogy konstans módon 5 volt feszültséget szolgáltasson a számítógép és a memória működéséhez. A rendszerhez kapcsolódik egy másodlagos védelmi áramkör is, ami akkor lép akcióba, ha a feszültség 5 volt alá vagy fölé nő, hogy egyből felfüggessze a számítógép működését.

A temérdek vizsgálat, teszt és ellenőrzés során a NASA szakemberei arra jutottak, hogy vagy valamiért 5 volttól eltérő szinten ragadt a feszültség, vagy a másodlagos védelmi áramkör öregedett el és akadt be tiltó módban. Mivel nem sikerült távolról alaphelyzetbe állítani a PCU-t – jó látni, hogy a NASA-nál, egy űrtávcső esetén is a „próbálta már újraindítani?” a fő vezérlőelv –, kénytelenek lesznek áttérni a SI C&DH tartalékrendszerére. A komplex folyamatot július 15-én kezdték el, és még aznap sikerrel be is fejezték – előzetesen több napot prognosztizáltak a probléma megoldására, tehát elég jó tempóban ment az átállás.

Mivel a NASA előre gondolt rá, hogy még az űrsiklókkal is elég nehézkes feladat lehet egy űrtávcső szervizelése, amiből csak lehetett, kettőt (vagy többet) épített a Hubble-be, hogy mindenből legyen tartalék. Így van ez a fő számítógéprendszerrel is, a probléma viszont, hogy nem egységenként átjárható a rendszer. Vagyis bár a PCU-hoz kötődő másodlagos védelmi áramkör a hibás, nem lehet az első számú számítógéprendszerre kötni a tartalék PCU-t, mindennel át kell állni a tartalékrendszerre, tehát nem annyiból áll az egész, hogy lekapcsolják az egyik PCU-t, és fel a másikat.

Mivel a kérdéses rendszerhez kapcsolódik minden más, ami a Hubble-ön működik vagy azt működteti, a NASA-nak egyesével, a távolból kellett mindent átállítania a másodlagos, tartalékrendszerre. Ezenkívül a Hubble fedélzetén lévő egyéb hardvereket is átállították alternatív interfészeikre, hogy csatlakozni tudjanak az SI C&DH tartalék oldalához. Miután ezek a lépések befejeződtek, az ugyanezen az egységen lévő tartalék számítógépet bekapcsolták, feltöltötték repülési szoftverrel, és normál üzemmódba állították. Eközben véletlenül sem akarták kikapcsolni a rádióvevőt, vagy épp átállítani egy akkumulátort, ami még nem volt kész az átállításra.

A Hubble-csapat most a hardvert ellenőrzi, hogy minden megfelelően működjön, illetve megkezdték a tudományos műszerek visszaállítását is a biztonságos üzemmódból. Ez a tevékenység várhatóan több mint egy napot vesz igénybe, mivel a csapat különböző eljárásokat hajt végre, és biztosítja, hogy a műszerek hőmérséklete stabil legyen. A csapat ezután elvégzi a műszerek kezdeti kalibrálását, mielőtt folytatná a normál tudományos műveleteket.

Ez persze azt is jelenti, hogy a tartalékra átállva már nem lesz újabb tartalék, vagyis még egy hasonló probléma, és vége a dalnak.

„Hiszem, hogy sikerrel járnak, de ez nem garantált – mondta még az átállás előtt a Business Insidernek Hertz, aki reálisan látja a Hubble helyzetét. – Lehet, hogy a probléma oka a Hubble korával függ össze? A válasz szinte biztosan igen. Egy nap véletlenszerűen meghibásodik egy alkatrész, amelyre nem lesz tartalékunk. Ez a legvalószínűbb módja annak, hogy a Hubble küldetése véget érjen.”

A Hubble a Columbia űrsiklóról készített képen 2002-ben, a negyedik karbantartási küldetés után – Fotó: NASA

Tizenkét éve már volt egy ilyen

Több mint egy évtizede már visszahozta az életbe a NASA a Hubble-t ugyanezen elv mentén, bár akkor kicsit más volt a helyzet. 2008-ban szintén a fő számítógép egyik, a mostanitól eltérő része hibásodott meg, így át kellett állni a tartalékrendszerre. Csakhogy akkor még rendelkezésre állt az űrsiklóprogram, így az Atlantis legénységének köszönhetően ki tudták cserélni a hibás rendszert, így a Hubble kapott egy újabb tartalékot – ez jött most meglehetősen jól.

Akkor, 2009-ben egyébként amit csak lehetett, kicseréltek a Hubble-ön. Mivel már látható volt az űrsiklóprogram vége, a NASA amúgy is tervezett egy nagygenerált az űrtávcsőnek, szerencséjükre a hiba még időben jött, így további cseréket is fel tudtak venni a listájukra az utolsó Hubble-szervizrepülésre, ami egyben az Atlantis 30. útja volt. A küldetés során öt űrsétával három műszert, hat giroszkópot, illetve több akkumulátort is kicseréltek – akkor úgy számoltak, hogy ezzel 2013-ig tolták ki a űrtávcső élettartamát, de a Hubble ezt is jelentősen túlszárnyalta azóta.

Nem várt problémák

A több mint egy hónapos leállás alaposan felforgatja a Hubble tudományos munkáját, az űrtávcső használatára vágyó kutatóknak ugyanis hosszú időre le kell foglalniuk a napokat, amikor tudományos munkát végeznének. A leállás pedig nem simán azt jelenti, hogy minden tolódik. Theodora Karalidi, a Közép-floridai Egyetem egyik segédprofesszora például először használta volna a Hubble-t, hogy szemügyre vegyen két barna törpét – lényegében besült csillagokat, olyan égitesteket, amiknek a tömege túl kicsi volt ahhoz, hogy a belsejükben stabil hidrogén-hélium magfúzió jöjjön létre, és így valódi csillagokká váljanak.

A csúszás miatt viszont Karalidinek majdnem egy évet kell várnia, hogy sorra kerülhessen, a Hubble ugyanis legközelebb 2022 áprilisában vagy májusában lesz olyan helyzetben, hogy ideális körülmények között figyelhesse meg a Luhman 16 rendszert. Már persze ha egyáltalán sikerrel jár a tartalékrendszerre való átállás.

Az Atlantis űrsikló útjára engedi a Hubble-t 2009-ben, az ötödik, egyben utolsó szervizküldetés végén – Fotó: NASA

Jó, jó, de mit adott nekünk a Hubble?

Az Edwin Hubble huszadik századi csillagászról elnevezett eszköz a földi obszervatóriumokéval megegyező feladatot lát el, csak könnyebben és nagyobb pontossággal végzi ugyanezt annak köszönhetően, hogy az űrben van.

Több mint 30 éves működése során a Hubble többek között megfigyelte csillagok születését és pusztulását; felfedezte, hogy az időközben bolygóból törpebolygóvá átminősített Plutónak öt holdja is van; szemmel tartott két, a naprendszerünkön kívülről érkező, majd távozó tárgyat; de a megfigyeléseinek köszönhetően a tudósok pontosabban tudták kiszámolni a világegyetem korát és tágulásának sebességét is; igazolta, hogy szinte minden galaxis közepén egy szupermasszív fekete lyuk található; illetve a sötét anyag kutatásában is fontos szerepet játszott.

Jön a felmentősereg, vagy valami olyasmi

A működése viszont lassan a végéhez közelít, pedig a NASA-nál, az Európai Űrügynökségnél (ESA) és a Kanadai Űrügynökségnél (CSA) nagyon szeretnék, ha még jó ideig működőképes maradna, 2021 végén a terv szerint ugyanis fellövik a következő generációs űrtávcsövet, a James Webbet.

Tudósok már régóta várnak arra, hogy két űrtávcsövet használhassanak párban, leginkább azért, mert bár a Webbre a Hubble utódjaként tekintenek, valójában nem helyettesíteni, hanem kiegészíteni fogja azt. A Hubble ugyanis a látható fénytartományban vizsgálódik, a Webb viszont infravörös tartományban működik majd. További fontos különbség, hogy a Webb lelkét jelentő tükör jóval nagyobb lesz annál, mint ami a Hubble-ben dolgozik, ezzel pedig a valaha épített legnagyobb űrtávcső lesz – a Hubble tükre 2,4 méter átmérőjű, a Webb összesen 18 darab, hatszögletű panelből álló tükre 6,5 méter átmérőjű.

A James Webb űrtávcső a NASA Goddard Űrközpont tisztaszobájában 2017-ben – Fotó: NASA / Desiree Stover

„Az év végére a két teleszkóp szinergiában fog működni, ami egészen lenyűgöző lesz majd. A két eszköz együtt olyan erős lehet, hogy a tudomány ugrásszerű fejlődéséhez vezet majd elég hamar” – véli Antonella Nota, aki a Hubble-höz kötődő tudományos munkát vezeti az ESA-nál.