Wat kunnen beren en ruimtetelescopen met elkaar gemeen hebben? Afgelopen maand kwamen zowel de Hubble Ruimtetelescoop als de Transiting Exoplanet Survey Satellite (bekend als TESS) in een soort winterslaap terecht. Wanneer ze met een of andere bedreiging werden geconfronteerd, schakelden deze telescopen alle niet-essentiële systemen uit, waarbij ze het absolute minimum deden om zichzelf in leven te houden en indien mogelijk verdere schade te voorkomen – zoals een beer die een lange winter overleeft.
Voor telescopen staat hun slaapstand bekend als “veilige modus”. Maar in plaats van een natuurlijk instinct voor zelfbehoud te bezitten, worden de fail-safe routines van telescopen in de code geschreven door de ingenieurs die ze ontwerpen.
De veilige modus is “ongeveer hoe het klinkt”, legt Sam Factor uit, een astronoom aan de Universiteit van Texas in Austin. “Wanneer de telescoop een probleem tegenkomt waarvan hij niet automatisch kan herstellen, schakelt hij alle niet-essentiële systemen uit om gevoelige wetenschappelijke instrumenten veilig te houden.” Dit omvat onder meer het richten van de zonnepanelen op de zon om een constante stroomvoorziening te garanderen en het richten van de antenne recht op de aarde om ervoor te zorgen dat deze instructies kan ontvangen over wat nu te doen.
De veilige modus “is een toestand die de telescoop in leven houdt en hopelijk niet slechter doet terwijl hij wacht tot grondverkeersleiders het probleem evalueren en oplossen”, voegt Factor toe. “Zie het als het verlaten van het huis als je in de winter op vakantie gaat. Alle lichten zijn uit, de computer staat uit, maar de verwarming staat nog steeds op een minimum om te voorkomen dat de leidingen bevriezen, en de koeler draait nog steeds. Als je thuiskomt, moet alles klaar zijn om te vertrekken.”
Een aantal situaties kunnen ervoor zorgen dat de telescoop in de veilige modus terechtkomt. Soms is de sensor kapot, wat bizarre metingen oplevert waardoor het lijkt alsof de telescoop niet goed functioneert, maar in feite is alles in orde, behalve die ene sensor. In andere gevallen raakt een hardwarecomponent daadwerkelijk verslijt en gaat kapot, of de software stuit op een onverwachte fout.
[ Related: Astronomers fight to save a major X-ray space telescope ]
Sommige problemen zijn bijzonder uniek voor de ruimte. “In de barre omgeving van de ruimte kan een hoogenergetisch deeltje, bekend als kosmische straling, bijvoorbeeld een geheugenchip raken en enigszins omverwerpen, waardoor een reset nodig is om de functionaliteit te herstellen”, zegt Claire Andreoli, communicatiemedewerker bij NASA Goddard. Als er intens ruimteweer wordt voorspeld, kan het operatieteam van de telescoop hem zelfs opzettelijk in de veilige modus zetten om gevoelige elektronica te beschermen tijdens de strijd tegen een zonnestorm.
“Elk ruimtevaartuig is geprogrammeerd om met dergelijke scenario’s om te gaan”, voegt Andreoli toe.
Elk NASA-ruimtevaartuig heeft ook een speciaal team op de grond dat verantwoordelijk is voor zijn operaties. Zodra de telescoop in de veilige modus komt, moet het team alle mogelijke informatie verzamelen van de sensoren en computers aan boord van de telescoop om het echte probleem te achterhalen. Wat het repareren van telescopen betreft, moeten alle reparaties op afstand worden uitgevoerd; sommige telescopen, zoals de JWST, zijn simpelweg te ver weg voor astronauten om ze te onderhouden, en andere, zoals de Hubble, zijn al jaren na de zonsondergang van het Space Shuttle-programma niet meer onderhouden. Dat betekent dat wetenschappers creatief moeten zijn met softwareoplossingen, of het nu gaat om het debuggen van code of het introduceren van nieuwe stukjes code om defecte hardware te omzeilen.
Vaak zijn incidenten in de veilige modus slechts een deel van het leven van een telescoop. Wie hoeft er niet zo nu en dan naar de dokter om er zeker van te zijn dat alles naar behoren werkt na een gezondheidscrisis? – maar bij deze incidenten zijn astronomen nog steeds vaak betrokken. wrijven. Bovendien is elke tijd die u in de veilige modus doorbrengt, tijdverspilling bij het doen van wetenschap. Waarnemingen voor ruimtetelescopen worden maanden van tevoren gepland, dus een storing verandert de zorgvuldig geplande tijdlijn.
“Alles wat verondersteld werd te worden waargenomen, gaat gewoon terug naar latere tijden”, legt Faktor uit. Meestal betekent dit dat de geplande waarnemingen alsnog door zullen gaan zoals gepland, alleen met vertraging, maar “als het lang duurt om de telescoop te repareren, kan het betekenen dat waarnemingen verloren gaan als je doel bijvoorbeeld tijdgevoelig is.” of het bevindt zich in een deel van de hemel dat niet langer kan worden waargenomen vanwege de plek waar de zon staat”, voegt hij eraan toe.
[ Related: Where do all those colors in space telescope images come from? ]
Zowel Hubble als TESS gingen op 23 april in de veilige modus en zijn nu hersteld van gezondheidsproblemen.
Het Hubble-incident werd veroorzaakt door een probleem met een van de gyroscopen van het ruimtevaartuig, die nodig zijn om de telescoop correct op zijn astronomische doelen te richten. Dit is niet het eerste ruimtevaartuig dat oog in oog staat met de oude gyroscoop; de planeetjagende Kepler-ruimtetelescoop kreeg in 2013 te maken met een gyroscoopstoring, en het Hubble-team is zich al jaren bewust van de mogelijkheid van een dergelijke storing – zo bewust zelfs dat astronauten zes nieuwe gyroscopen installeerden tijdens Hubble’s laatste onderhoudsmissie in 2009 om problemen te voorkomen. Op 30 april zijn momenteel drie van deze gyroscopen operationeel, waaronder degene die de recente veilige modus-gebeurtenis veroorzaakte (en een soortgelijk incident in november 2023). Gelukkig heeft NASA, als deze lastige gyroscoop opnieuw toeslaat, een plan om Hubble met slechts één van de drie onderdelen te laten werken.
TESS was ook het slachtoffer van deze kieskeurige hardware. Eén van de reactiewielen (een soort gyroscoop) viel uit na een mislukte herstart na een eerder incident op 8 april. Dat probleem is opgelost en de activiteiten worden op 3 mei hervat, maar het team probeert nog steeds uit te zoeken wat de eerste veilige modus-gebeurtenis op 8 april heeft veroorzaakt.
Een ruimtevaartuig op afstand in leven houden is een grote uitdaging, maar de veilige modus geeft missieteams wat tijd om erachter te komen wat er mis is voordat er nog meer schade kan optreden, zoals een beer die in een mooie, warme grot verblijft in plaats van in een sneeuwstorm terecht te komen of een sneeuwstorm te verlaten. arts zodra u een nieuwe pijnscheut opmerkt, in plaats van te wachten tot u spoedeisende zorg nodig heeft. Natuurlijk is het altijd een beetje stressvol als er iets misgaat, maar voorlopig zijn zowel Hubble als TESS in ieder geval veilig en klaar voor meer wetenschap.