Astrobotic wist dat zijn eerste ruimtemissie vol risico’s zou zijn. Het Peregrine-ruimtevaartuig zou tenslotte iets proberen wat nog nooit eerder was gedaan: een commercieel ruimtevaartuig op het maanoppervlak laten landen.
Het gevaarlijkste deel van de missie, de daadwerkelijke landing op de maan, zou ruim een maand na de lancering van Peregrine plaatsvinden. Maar robotruimtevaartuigen zijn nog nooit zo ver gekomen. Tijdens de lancering van Peregrine, nadat hij zich had losgemaakt van de Vulcan-raket van de United Launch Alliance, scheurde een van de drijfgastanks van het ruimtevaartuig, waardoor kostbaar stikstoftetroxide de ruimte in spuwde. Vanwege het incident kon Peregrine niet op de maan landen en dreigde hij het ruimtevaartuig binnen enkele uren na de lancering te doden.
“Wat een wilde rit hebben we gemaakt, niet de uitkomst waar we op hoopten”, zegt John Thornton, CEO van Astrobotic.
Het controleteam van Astrobotic, opererend vanuit het hoofdkantoor van het bedrijf in Pittsburgh, kwam in actie om het ruimtevaartuig te redden. Het drijfgaslek verdween en ingenieurs probeerden het ruimtevaartuig zo te besturen dat de zonnepanelen op de zon werden gericht, zodat de batterij kon worden opgeladen. Na verloop van tijd stabiliseerde de situatie van Peregrine, hoewel hij niet genoeg brandstof had om te proberen op het oppervlak van de maan te landen.
Slechtvalk vervolgde zijn traject tot op een afstand van 400.000 kilometer van de aarde, ongeveer dezelfde afstand als de baan van de maan. Het oorspronkelijke vluchtplan van Astrobotic zou Peregrine in één lange elliptische lus rond de aarde hebben gebracht, en vervolgens zou het ruimtevaartuig tijdens zijn tweede baan de maan hebben bereikt.
Op de terugweg naar de aarde bevond Peregrine zich op een vliegroute die hem terug de atmosfeer in zou brengen, waar hij bij terugkeer zou verbranden. Dit betekende dat Astrobotic een beslissing moest nemen. Moeten ze, zodra Peregrine eenmaal is gestabiliseerd, proberen de motor te ontsteken om het ruimtevaartuig van de aarde weg te sturen naar een pad dat het dicht bij de maan kan brengen? Of moet Astrobotic Peregrine in de rij houden voor terugkeer in de atmosfeer van de aarde en het risico vermijden dat een kreupel ruimtevaartuig naar de maan wordt gestuurd?
Limonade maken van citroenen
Dit was de eerste keer dat Astrobotic een ruimtemissie uitvoerde, en het controleteam moest nog veel leren. Het lijkt erop dat de storing die het drijfgaslek veroorzaakte, te maken had met een klep die niet correct werd gereset tijdens de initialisatieprocedure van het voortstuwingssysteem. Deze klep werd geactiveerd om de brandstof- en oxidatietanks met helium onder druk te zetten.
Toen de klep niet werd gereset, stuurde deze een “heliumstoot” naar het oxidatiesysteem, zei Thornton. “Ik omschrijf het als een haast omdat het heel, heel snel was. Binnen iets meer dan een minuut was de druk aan de oxidatiemiddelzijde zo hoog opgebouwd dat deze ver boven de proeflimiet van de drijfgastank lag. Wij denken dat de tank op dat moment scheurde en helaas een catastrofaal brandstofverlies veroorzaakte… voor de primaire missie.’
Thornton beschreef de sombere stemming van het team van Astrobotic na het lek van drijfgas.
“We kwamen van de hoogtepunten van een perfecte lancering en daalden af naar de dieptepunten toen we ontdekten dat het ruimtevaartuig niet langer over het helium en de voortstuwing beschikte die nodig zijn om te proberen op de maan te landen”, zei hij. Wat er daarna gebeurde, denk ik, was behoorlijk opmerkelijk en inspirerend.
Tijdens een persconferentie op vrijdag schetste Thornton de obstakels die de controllers van Astrobotic moesten overwinnen om Peregrine in leven te houden. Zonder een gezond voortstuwingssysteem waren de zonnepanelen van het ruimtevaartuig niet naar de zon gericht. Met een paar minuten over, kwam een van Astrobotic’s ingenieurs, John Shaffer, met een oplossing om het ruimtevaartuig om te leiden om de batterij op te laden.
Toen Peregrine’s oxidatietank drukloos werd, nam de lekkage af. In eerste instantie leek het erop dat het ruimtevaartuig nog maar een paar uur drijfgas over zou hebben. Vervolgens meldde Astrobotic op 15 januari dat het lek “vrijwel gestopt” was. Missiecontrollers schakelden wetenschappelijke ladingen op de Peregrine-lander in, wat bewees dat de instrumenten werkten en aantoonde dat het ruimtevaartuig gegevens van het maanoppervlak had kunnen terugsturen als het was geland.
Een kleine voortstuwende puls van de lekkende oxidator bracht de Slechtvalk enigszins uit koers, waardoor hij weer op koers kwam om de atmosfeer van de aarde binnen te dringen. Dat stelde Astrobotic voor “een zeer moeilijke beslissing”, zei Thornton.
Om Peregrine van een ramkoers met de aarde te duwen zou het ruimtevaartuig zijn hoofdmotoren moeten starten, en zelfs als dat wel het geval zou zijn, zou de lander meerdere manoeuvres moeten uitvoeren om dicht bij de maan te komen. Landen was nog steeds uitgesloten, maar Thornton zei dat er een kleine kans was dat Astrobotic Peregrine naar een scheervlucht of een botsing met de maan had kunnen leiden.
“Wat we aan het overwegen waren, was: ‘Moeten we dit terugsturen naar de aarde, of moeten we het risico nemen om het in de cislunaire ruimte te laten opereren en kijken of we dit verder kunnen sturen?'” zei Thornton.