2015.05.08. - A NASA újragondolta a Mars körüli forgalomirányítási rendszerét

A NASA javított a Mars körül tevékenykedő űreszközök követési, manővertervezési és kommunikációs protokolljain annak érdekében, hogy a különböző pályákon keringő egységek ne kerülhessenek túlságosan közel egymáshoz.

Az elmúlt évben két újabb űreszköz érkezett meg a Marshoz, így a vörös bolygó körül keringő aktív egységek száma ötre nőtt, ami abszolút rekordot jelent. 2014-ben a NASA MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) és India MOM (Mars Orbiter Mission) szondája csatlakozott az ESA 2003 óta a Mars körül keringő Mars Express szondájához és a NASA két egységéhez, a 2001-es Mars Odyssey és a 2006-os MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) szondához. Az ütközések elkerülésére szolgáló új eljárás mellettük még a NASA 1997-es Mars Global Surveyor eszközének közelítő pozícióját is követi, amely ma már nem működik.

Azonban nem csak a szondák száma fontos, hanem azok pályái is, amelyek az elérni kívánt tudományos célok függvényében különböző típusúak. A 2014. szeptember 21-én megérkezett MAVEN a bolygó felsőlégkörét vizsgálja. Pályája elnyúlt, így néha a Mars közelében jár, néha pedig eltávolodik attól, ezért áthalad olyan területeken, ahol a többi keringő egység pályája is húzódik. A biztonság kedvéért a NASA a szintén elnyúlt pályákon keringő ESA-szondát és az indiai űreszközt is követi.

A Jet Propulsion Laboratory Mars-programért felelős főmérnöke, Robert Shotwell elmondása szerint az ütközések elkerülését korábban az Odyssey és az MRO navigációs csoportjai koordinálták, bár azok valószínűsége nem volt túl nagy. Ez változott meg a MAVEN erősen elliptikus pályája miatt, amely keresztezi a többi eszközét. Ezért a korábbinál sokkal nagyobb gonddal kell követni a keringő egységeket. Az ütközések valószínűsége még most is viszonylag kicsi, de már komolyan kell foglalkozni vele.

A Mars körüli forgalomirányítás persze nem olyan bonyolult, mint a Föld körüli forgalom menedzselése, mivel bolygónk körül ezernél is több aktív eszköz kering, nem beszélve a már nem működőkről és a roncsokról, az űrszemétről, amelyek mind növelik a kockázatot. Azonban a Mars iránti egyre növekvő érdeklődés következtében - amely újabb és újabb űrszondákban is megnyilvánul - ott sem árt az óvatosság. Az új eljárás az aktuális eszközök mellett már a közeljövő marsi űreszközeinek koordinálását is célozza.

Az ábra a Mars körül keringő öt aktív űreszköz és a bolygó két természetes holdjának (Phobos és Deimos) pályáit mutatja. 2014-ben az aktív keringő egységek száma háromról ötre nőtt, ezért a megnövekedett forgalom miatt a NASA módosította azt az eljárást, amelynek segítségével elkerülhetők a pályák kereszteződései és az ütközések. A NASA Mars Odyssey és Mars Reconnaissance Orbiter szondái közel kör alakú, míg az ESA Mars Express, a NASA MAVEN és az indiaiak MOM szondái elnyúlt pályákon keringenek.
[NASA/JPL-Caltech]

Mind az öt marsi keringő egység esetében a NASA Deep Space Network hálózatát használják a kommunikációhoz és a követéshez. Az aktuális pályaadatok alapján a mérnökök néhány hétre tudnak előrejelzésekkel szolgálni a pályák várható alakulásáról. Joseph Guinn (JPL Mission Design and Navigation Section) szerint ha úgy látják, hogy két űreszköz túlságosan meg fogja közelíteni egymást, akkor riasztást küldenek az érintett küldetések irányítóinak, akik időben elkezdhetnek gondolkodni az esetleg szükségessé váló manőverekről.

Egy marsi keringő egység néhány napra előre jelzett pozíciójának bizonytalansága két kilométernél is nagyobb. Ha az időtartam néhány hét, akkor a hiba több tucat kilométerre nő. A legtöbb esetben, amikor a kétheti előrejelzés alapján az ütközés lehetősége nem zárható ki teljesen, a kritikus dátum közeledtével futtatott pontosabb előrejelzések általában kizárják az ütközést, így nincs szükség beavatkozásra. A küldetések irányítóit azonban akkor is figyelmeztetik, ha az ütközés valószínűsége az egymás utáni predikciók alapján csökkenni látszik. Éppen ilyen helyzet állt elő 2015 első napjaiban.

2015. január 3-án a monitorozó rendszer azt jelezte, hogy két hét múlva a MAVEN és az MRO három kilométeren belül kerül egymáshoz képest, a távolság minimumának értékét azonban csak nagy bizonytalansággal szolgáltatta. Bár a kérdéses nap éppen szombat volt, az automatikus riasztások kimentek az irányító csoportokhoz. Guinn szerint ebben az esetben azonban a bizonytalanság még azelőtt csökkent, hogy kifutottak volna a manőverezés megkezdéséhez szükséges időből. Remélik, hogy ez lesz majd a szokásos lefolyás az új eljárással is.

Ha mégis szükségessé válik a kikerülő manőver, kidolgozzák és tesztelik az űreszköznek elküldendő parancsokat, de azokat csak akkor töltik fel, ha a kritikus időpont előtt 1-2 nappal elvégzett számítások is jelzik az ütközés veszélyét. Mivel az űreszközök pozícióinak bizonytalansága változik, így a már veszélyesnek tekintett távolság is változó. Bizonyos helyzetekben az egy napos előrejelzés által jósolt 100 méternél kisebb megközelítés már pályakorrekciót igényel.

Az új marsi ütközéselkerülő folyamat egy nagyobb NASA-program (Multi-Mission Automated Deep-Space Conjunction Assessment Process) része. Járulékos haszna, hogy két űreszköz szoros, ám még biztonságos megközelítéséről gyűjtött információk felhasználhatók koordinált tudományos megfigyelések tervezéséhez. Ilyenkor ugyanis a páros a Mars felszínét vagy légkörét lényegében ugyanabból a nézőpontból vizsgálhatja párhuzamosan, így a műszereik által gyűjtött adatok jól kiegészíthetik egymást.

Az Odyssey, az MRO és a MAVEN a bolygó felszínén tevékenykedő marsjárókkal (Opportunity és Curiosity) együtt a NASA Mars feltérképezését célzó automatikus küldetései közé tartoznak, amelyek a 2030-as évekre (vagy későbbre) tervezett emberes marsi küldetéseket (Journey to Mars Strategy) készítik elő.

Forrás:

• ScienceDaily 2015.05.05.