Er zijn maar weinig missies die de stelregel ‘de ruimte is moeilijk’ beter belichamen dan de eerste demonstratiemissie van Atomos Space, die het bedrijf meer dan eens van de rand van een ramp wist te redden.
Die demonstratiemissie, Mission-1 genaamd, werd op 4 maart in een baan om de aarde gelanceerd met een SpaceX Falcon 9-raket. De doelstellingen van de missie zijn extreem ambitieus: de twee ruimtevaartuigen – een orbitaal transfervoertuig genaamd Quark-LITE en een doelvoertuig genaamd Gluon – zullen uiteindelijk uiterst complexe manoeuvres demonstreren, waaronder rendez-vous, docking, orbitaal transport en bijtanken in de ruimte.
Het bedrijf werd geconfronteerd met twee grote problemen met de communicatie en de rotatiesnelheid van ruimtevaartuigen – en loste beide problemen (grotendeels) op, ondanks enorme beperkingen, schaarse datapakketten en extreem beperkte bandbreedte. (Zo beperkt zelfs dat het team updates van de vluchtsoftware moest beperken tot een tekstreeks van slechts 145 tekens.)
“Het was meedogenloos”, vertelde Atomos CEO en mede-oprichter Vanessa Clark aan TechCrunch.
De CEO en mede-oprichter van het bedrijf, William Kowalski, was het daarmee eens. “Wat het zelfs in onze situatie zo moeilijk maakt, is dat we proberen de status van een zeer gecompliceerd systeem te extrapoleren uit misschien wel 100 bytes aan gegevens”, zei hij. “Het is veel, je raadt wat de aanleiding was, wetende dat sommige van die gissingen je op een pad kunnen leiden waar je nooit meer van zult herstellen.”
De problemen begonnen slechts enkele uren nadat de twee ruimtevaartuigen, die aan elkaar waren gekoppeld, waren ingezet vanaf de bovenste trap van de Falcon 9. De inzet was nominaal en Atomos ontving de eerste ping van het ruimtevaartuig zeven minuten na de inzet. De stemming was feestelijk.
Maar toen gingen er 40 minuten voorbij voordat het bedrijf de volgende ping kreeg. Toen acht uur.
Atomos verwachtte elke paar minuten datapakketten.
“Het ergste [day] het was maandag toen we die avond lanceerden, ‘zei Kowalski. “Het was elf uur ‘s avonds, ik was het met de hoofdingenieur… en we hebben niets gehoord, en we denken alleen maar: hebben we het gemist?” Zijn ze gestorven? We hebben het geprobeerd, maar het werkte gewoon niet. Dat was een echte klap.”
Missieleiders identificeerden de hoofdoorzaak pas 24 tot 48 uur na de inzet, en deden dit met de hulp van een ander bedrijf met activa in een baan om de aarde. Nadat ze aan de touwtjes hadden getrokken, konden ze aan de telefoon komen met de hoofdsysteemingenieur van satellietcommunicatiebedrijf Iridium. Het ruimtevaartuig gebruikte modems van derden die gebruik maakten van de intersatellietverbinding van Iridium, terwijl het de Iridium-constellatie als transmissiesatellieten gebruikte. Het Atomos-ruimtevaartuig bewoog zich te snel en bevond zich in directe oppositie, zodat ze de gegevens niet konden “handshaken” met die Iridium-satellieten om de informatie daadwerkelijk naar de aarde terug te sturen.
De ingenieurs van Atomos brachten uiteindelijk een reeks software-updates uit die de werkcyclus verkortten en ervoor zorgden dat de radio altijd aan zou staan, zelfs als het ruimtevaartuig zich in een laag energieverbruik bevond.
Toen ingenieurs echter probeerden het communicatieprobleem op te lossen, werden ze geconfronteerd met een ander probleem: het ruimtevaartuig rolde met een extreem hoge snelheid van 55 graden per seconde (ze waren ontworpen om rolsnelheden tot 5 graden per seconde aan te kunnen). Bovendien draaide het ruimtevaartuig langzaam zodat de zonnepanelen niet langer naar de zon gericht waren. Dat betekende dat het een race tegen de klok was – en dat de batterijen van het ruimtevaartuig volledig leeg zouden raken.
“We hadden twee hitlijsten”, zei Kowalski. “We hebben onze energietrend in kaart gebracht wanneer we denken dat we van de zon af zullen wijzen en dat wel zullen doen [at] nulvermogen en ons detumble-percentage. De detumble-snelheid moest op nul worden gebracht voordat het vermogen naar nul daalde.”
Het probleem wordt verergerd door de beperkte communicatie; De teams konden pas op de vierde dag na de inzet definitief bevestigen dat er iets mis was, en het ruimtevaartuig kon de nieuwe commando’s alleen verwerken tussen lange perioden van wat in wezen communicatiestoringen waren.
Langzaam, gedurende een aantal dagen, slaagden ze erin het ruimteschip te vertragen. Het team behaalde opnieuw een grote overwinning toen ze erin slaagden een ruimte-naar-ruimte-verbinding met hoge bandbreedte tot stand te brengen op Quark-LITE, die over het Inmarsat-netwerk praat. Donderdag deed het bedrijf zijn eerste poging om communicatie met hoge bandbreedte tot stand te brengen en hield de communicatie met het ruimtevaartuig met succes gedurende zes minuten in stand.
Gedurende die periode ontvingen missiecontrollers 17 keer meer gegevens dan sinds de lancering. Dit leverde missiecontrollers enorme hoeveelheden gegevens op over de gezondheid van het ruimtevaartuig. Niet al het nieuws was positief – een van de batterijen van de OTV werd zwaar getroffen door agressief fietsen, en het lijkt erop dat de GPS van een van de ruimtevaartuigen opnieuw moet worden ingesteld – maar dit zijn eenvoudige oplossingen, zei Clark.
Het bedrijf wil dinsdag of woensdag beginnen met de inbedrijfstelling van het voortstuwingssysteem. Als alles volgens plan verloopt en ingenieurs kunnen vaststellen dat het propsysteem precisie en controle biedt, zullen ze de werking testen met de torsiestangen en reactiewielen uitgeschakeld. Het bedrijf streeft ernaar het ruimtevaartuig binnen ongeveer een maand te scheiden, met als doel alle missiedoelstellingen eind juni te voltooien.
Kowalski en Clark schrijven een deel van het succes van de startup toe aan het feit dat deze sterk verticaal geïntegreerd is. Het team – dat in de eerste week na de inzet honderd uur per week werkte – was in staat zijn grondige kennis van het ontwerp van ruimtevaartuigen in te zetten bij de problemen die zich voordeden.
“Het was uiteraard erg pijnlijk, maar zoals de CEO van Nvidia zei: ‘Ik wens je veel lijden.’ We zijn er doorheen gegaan en het was op dit moment niet geweldig, maar nu we er doorheen zijn gegaan, zijn we zeker succesvoller”, aldus Clark.