A Mars Odyssey és a hiányzó üzemanyag rejtélye

4334

A vártnál sokkal kevesebbre becsülték az üzemanyag szintjét a NASA Odyssey keringőegységében, de úgy tűnik, 2025-ig működőképes maradhat. A NASA 2001-ben, majdnem 22 évvel ezelőtt indította útjára a Mars Odyssey keringőegységet, ami azóta már több mint 94000-szer kerülte meg szomszédos bolygónkat. Ez megfelel nagyjából 2,21 milliárd kilométernek, amely távolság megtételéhez rendkívül gondos gazdálkodásra volt szükség az időnkénti korrekciók végrehajtását lehetővé tévő üzemanyaggal. Ezt csak még lenyűgözőbbé teszi a tény, hogy az Odyssey űrszondán nincsen üzemanyagszint-jelző; a mérnököknek mindvégig a matematikára kellett hagyatkozniuk.

Munkájuknak köszönhetően pedig a keringőegység jelentős tudományos örökséget hozott létre: feltérképezte a bolygó felszínén található ásványokat, ezzel segítve a Mars fejlődéstörténetének felgöngyölítését. Az Odyssey emellett jéglerakatokat is talált, amiket a jövő űrhajósai hasznosíthatnak. Tanulmányozta a sugárzást, ami árthat a jövő űrhajósainak. Ezeken felül pedig potenciális leszállóhelyek után kutatott, amiket szintén a jövő küldetéseinek tervezése során hasznosíthatnak. Mindezek mellett az Odyssey is része annak a keringőegységek alkotta hálózatnak, ami a NASA rovereiről és leszállóegységeiről küldött adatokat továbbítja a Föld felé (majdnem 150 GB adatot juttatott már el hozzánk és ez a szám egyre csak növekszik).

Tavaly viszont úgy tűnt, hogy a keringőegység hamarosan kifogy az üzemanyag tartalékaiból. A számítások szerint jóval kevesebb hidrazin maradt benne, mint várták.

A NASA 2001 Mars Odyssey keringőegység illusztrációja. Az űrszonda mérnökei 2021 java részét azzal töltötték, hogy a maradék üzemanyag mennyiségét meghatározzák. (Forrás: NASA/JPL-Caltech)

Az Odyssey 2001-ben közel 225 kilogrammnyi hidrazin üzemanyaggal indult útnak. Mivel nincsen benne üzemanyagszint-jelző, ezért különböző módokon határozták meg, hogy az évek során mennyit használt el belőle. Az egyik ilyen módszer, hogy a két üzemanyagtartályt melegíteni kezdik és figyelik, milyen hamar érnek el egy adott hőmérsékletre. Ahogyan egy vízforraló is, egy közel üres üzemanyagtartály gyorsabban melegszik fel, mint egy teli.

Pontosan így tűnt 2021 nyarán, mikor a matematikai számítások szerint körülbelül csak 5 kilogrammnyi üzemanyag maradt a tartályban; ami kevesebb, mint amit a modellek előrejeleztek. Egy 2022. januári becslés szerint csak alig 2,8 kilogrammnyi hidrazin maradt. Ha a számok stimmelnek, az azt jelentené, hogy az Odyssey kevesebb mint 1 év alatt kifogy a tartalékaiból. Ezt vagy valamilyen meghibásodás, például szivárgás okozhatta, vagy azt, hogy a mérnökök nem jól mértek valamit.

Mindezt több hónapnyi tesztelés és intenzív ellenőrzés követte. A hiányzó üzemanyag rejtélyének feltárása közben a küldetés mérnökei sok újdonságot tanultak az idősödő űrszonda komplex tüzelőanyag-rendszerének viselkedéséről. A végeredmény szerint a keringőegységnek még legalább 2025 végéig elegendő üzemanyaga maradt.

Az Odyssey nem használ túl sok hidrazint a működése során. A különböző fedélzeti rendszereit napelemek látják el energiával, a tudományos eszközök pontos célzásáért pedig három gondosan elhelyezett lendkerék felel. Ahogy ezek az űrszonda belsejében forognak, forgatónyomatékuk az ellenkező irányba mozgatja a keringőegységet. Ezek a lendkerekek együttesen felelnek az Odyssey pontos irányításáért, viszont a folyamatosan növekvő lendületet valahogy le kell vezetni. Itt lép be a képbe a hidrazin üzemanyag, az űrszonda hajtóművei időről-időre kicsi lökésekkel ellensúlyozzák a kerekekben növekvő lendületet.

A NASA Mars Odyssey szondája több mint 20 éve tanulmányozza a Mars felszínét. A képen látható homokdűnéket 2006-ban örökítette meg hőkameráinak segítségével. (Forrás: NASA/JPL-Caltech/ASU)

Mikor a számítások alapján kevesebb üzemanyag maradt, mint azt várták, először is meg kellett bizonyosodni róla, hogy az űrszonda megfelelő állapotban van. Miután kizárták annak a lehetőségét, hogy az üzemanyag szivárog, vagy az Odyssey több üzemanyagot éget el, mint kellene, a saját mérési módszerükkel kezdtek foglalkozni. Úgy döntöttek, új szemszögre van szükségük és egy külső konzulens, Boris Yendler üzemanyag becsléssel foglalkozó specialista segítségét kérték a probléma feltárásához.

Mint minden űrszonda, az Odyssey is fűtőtesteket használ, hogy a különböző elemeit, beleértve az üzemanyag-tartályokat, a működésükhöz szükséges hőmérsékleten tartsa a hideg űrben. Boris Yendler azt kezdte vizsgálni, hogy vajon az űrszonda valamely más pontjáról nem éri-e fűtőhatás az üzemanyagot. Sok kísérletezés után kiderült, hogy valóban ez volt a helyzet: a tartályokat összekötő üzemanyag-vezeték mentén lévő fűtőtestek a vártnál gyorsabban melegítették fel a tartályokat, ami miatt úgy tűnt, mintha a tartályok majdnem üresek lennének.

A mérési módszerrel nem volt gond, csupán az Odyssey fedélzetén zajló folyamatok bonyolultabbak voltak, mint gondolták. Miután sikerült meghatározni, hogy mennyi hővel nem számoltak az eredeti becslésükben, arra jutottak, hogy az Odyssey még nagyjából 4 kilogrammnyi üzemanyaggal rendelkezik. Ez elegendő ahhoz, hogy a küldetés még néhány évig folytatódni tudjon. Ez a szám természetesen még módosulhat, ahogy egyre finomítják a mérési módszert és javítják a becslés pontosságát, de a lényeg, hogy a csapat egyelőre megnyugodhat és most már jobban érti a saját űrszondájának működését is.

Forrás: NASA JPL

Hozzászólás

hozzászólás