HST in safe mode


#21

la parking orbit è un termine utilizzato solitamente durante missioni oltre la Low Earth Orbit (Quindi GEO,TLI etc etc). Un esempio di parking orbit è quella classica dell’apollo a 100 miglia nautiche. Sono orbite che come descrive il nome sono di temporaneo parcheggio in attessa di una burn. Alle altitudini delle parking orbit il drag è elevato e non ci vuole tanto tempo prima che torni a fare conoscenza con l’atmosfera terrestre. La Junkyard orbit è tutt’altro e si usa per gli stadi dei satelliti Geostazionari. Queste orbite sono superiori a quelle dei satelliti geostazionari e sono piene di altri stadi ormai consumati e altri detriti. Non è un posto di parcheggio per qualcosa che vuoi riutilizzare in futuro. Per quanto riguarda la situazione attuale di Hubble, l’orbital decay lo portarà a un rientro tra 10-15 anni (molto dipende dall’attività solare). Lo Shuttle tramite il braccio robotico era in grado di agganciare HST ed effettuare lievi cambi di velocità per rialzare l’orbita di qualche miglio nautico. Inutile dire che solo lo Shuttle ne era capace e nessun sistema oggi esistente o in arrivo potrebbe farlo (e si parla di rialzare l’orbita verso i 580 km… portarlo più in alto è impossibile). HST è un telescopio ormai storico a cui io stesso sono affezionato, ma credo che ormai il tempo stia facendo il suo corso. Verrà utilizzato fino a quando i sistemi non andranno in avaria totale e poi da li in poi il drag farà il resto. Ben più produttivo ed economico sarebbe concentrarsi su nuovi telescopi da lanciare. Una missione per rimettere in sesto HST richiederebbe il caro vecchio shuttle. Purtroppo…


#22

In realtà durante l’ultima missione di servizio Shuttle a HST è stato installato un docking system per poter agganciare un vettore che poi possa effettuare un deorbit burn controllato:

Fonte della foto NASA - Hubble Space Telescope Servicing Mission 4

Nulla vieta (credo) che possa essere utilizzato anche per un possibile ed eventuale innalzamento dell’orbita. Ovviamente questo è un ragionamento da “avvocato del diavolo”, in quanto bisognerebbe vedere la convenienza tecnica ed economica nell’effettuare una operazione simile.


#23

Giusto me ne ero dimenticato :+1: . Lo installarono proprio perchè sapevano che sarebbe stata l’ultima missione STS verso Hubble prima del ritiro. il rientro di Hubble non distruggerebbe il telescopio interamente, ma l’ottica principale sopravviverebbe, potendo potenzialmente causare danni. Teoricamente quindi uno stadio potrebbe agganciarlo e portarlo su… ma again. Servirebbe una missione di refurbish completo. E per quello…


#24

Grazie. Linko le vostre risposte.


#25

Confermo anche per me in questo caso più che parcheggio si tratta di orbita cimitero. Per farlo nei satelliti di ultima generazione o c’è uno stadio apposta o si usa il propellente residuo ed i propulsori utilizzati per l’innalzamento orbitale. Il problema è che si è iniziato a pensare al fine vita per le orbite utili come la geo o la eliosincrona solo ultimamente e per progetti con fase A prima degli anni 2000 non era prevista nessun azione per il fine Vita. Ad esempio i satelliti EPS di Eumetsat di prima generazione decadranno lentamente in diecine di anni mentre per la nuova generazione è previsto un rientro controllato. Quando il rientro non è possibile si parcheggiano in orbite non utili economicamente. Purtroppo visto gli attuali mezzi a disposizione e i tempi titanico per mettere in pratica qualsiasi missione spaziale HST è destinato ad inesorabile declino :frowning:


#26

In effetti in un video del 2015 l’ex astronauta John Grunsfeld (all’epoca Associate Administrator for the Science Mission Directorate della NASA), che ha materialmente installato il docking system e contribuito a diverse missioni di servizio per HST (STS-103, STS-109 e STS-125, tanto da meritarsi l’appellativo di “Hubble Repairman”) nell’escludere recisamente di poter limitarsi ad assistere ad un rientro incontrollato del telescopio, attesi i concreti rischi per beni e persone, accennava alla possibilità - tramite una missione automatica - di de-orbitarlo in maniera controllata (dirigendone la caduta nell’Oceano Pacifico), ovvero di innalzarne l’orbita.
Fonte: Hubble Space Telescope - Kill Or Save It? https://www.youtube.com/watch?v=jZaYL3Jt0QU


#27

Se non ricordo male una delle possibili missioni in LEO della Orion era proprio il refurbishment & maintenance dello HST, per la qual cosa durante l’ultima missione di servizio dello Shuttle era stato installato il sistema APAS.
L’Orion “di servizio” ad HST dovrebbe essere naturalmente lanciato da un vettore diverso da SLS-70, con cui è previsto il primo volo sicuramente per ragioni di costo. Si potrebbe utilizzare un Delta IV Heavy come già fatto nel 2014.
L’Orion sarebbe particolarmente adatto data la possibilità di depressurizzare/ripressurizzare il CM, così come avveniva per l’Apollo CM, allo scopo di condurre delle EVA con gli astronauti. Non mi risulta che questa operazione sia possibile ne con il Dragon 2 e ne con la Starliner.
Il problema è che, per come stanno le cose, una possibile missione di Orion verso HST non potrebbe avvenire prima del 2024/25, epoca in cui JWST dovrebbe essere già operativo, sempre che HST riesca a non degradarsi ulteriormente entro quel periodo.

Per quanto riguarda le ruote di reazione come sistema attivo di controllo dell’assetto lo HST si dovrebbe (il condizionale è sempre d’obbligo in questi casi) dal suo “fratello” KH-12/13 KENNEN, dal momento che quest’ultimo dispone di un modulo di servizio della Lockheed-Martin equipaggiato con un sistema di controllo dell’assetto su tre assi a mezzo thrusters,


#28

RIporto alcune sezioni, penso le più interessanti di un articolo, con la traduzione di google, tratta dal sito SKY&Telescope
Viene anche riportata la posizione dei giroscopi.

Tipicamente, l’Hubble usa tre giroscopi alla volta. Quando uno fallisce, passa a uno dei suoi backup. Dall’ultima messa a punto, due di questi giroscopi hanno smesso di funzionare.

Schema del sistema di controllo puntamento di Hubble

Il sistema di controllo puntamento di Hubble è composto da giroscopi, ruote di reazione e sensori di guida fini.
STScI

Ciò che gli ingegneri conoscono finora è che il giroscopio di backup sta puntando troppo lontano dal suo mark. “Idealmente, il giroscopio punta nella direzione in cui c’è bisogno”, spiega Brown. In realtà, comunque, tutti i giroscopi sono spenti da un po '. Il software può correggere quell’offset finché non è troppo grande. In questo momento, la discrepanza però è al di fuori dell’intervallo apprezzabile.

La NASA ha già un piano per far funzionare il telescopio con un solo giroscopio mentre il secondo buono e funzionante attende come backup. In questa modalità, l’osservatorio si basa su ulteriori informazioni provenienti dai magnetometri e dalle telecamere di guida per un puntamento preciso.
Il rovescio della medaglia, riporta Brown nell’articolo, è che allora Hubble può guardare solo metà del cielo in un dato momento. Nel corso di un anno, diventa disponibile l’intero cielo (meno la solita zona vietata entro 50 gradi dal Sole).


#29

corretto. Orion potrebbe effetturare un eventuale riparazione. anche se in maniera più limitata rispetto a quanto potrebbe fare uno Shuttle (Ad esempio un intervento con la Orion potrebbe mirare a sostituire al massimo i Giroscopi. Con STS facevi un refurbirsh totale con pannelli solari nuovi etc etc). Inoltre come specificato da te, gli unici vettori in grado di portare Orion in orbita sono Falcon Heavy e D4H, che sono entrambi privi di una certificazione di man rating (il primo non ha nemmeno i voli necessari per averla). SLS è fuori discussione. Sarebbe uno spreco. Quindi la situazione è un pò complicata per eventuali interventi di aggancio e manutenzione.


#30

E come lo teniamo fermo HST se andiamo a ripararlo con la Orion?


#31

in teoria con la docking port posta sul fondo di Hubble, Orion aggancerebbe Hubble. Da li non vedo grossi problemi. Orion ha un set di RCS nel suo modulo di servizio che dovrebbero tenere il binomio capsula/telescopio fermi durante le operazioni. la cosa si discuteva non certo da oggi. Sembra che la cosa più complessa di tutta l’operazione sia il lavoro fisico extra che gli astronauti dovrebbero subire. Se sullo shuttle batterie e giroscopi te li portava il braccio meccanico, con Orion dovresti fare tutto a mano. Insomma. Come dicevo nel primo post della discussione, non abbiamo più un architettura veramente pensata per fare questo tipo di missioni.


#32

Le cose interessanti sono che le ruote di razione funzionano, e il problema è nei giroscopi usati per la guida del telescopio. E che in ogni caso si tornerà a fare scienza. Ottimo.


#33

Grazie per l’interessamento e le utilirisposte. Si mi sono confuso con la Junkyard orbit, ora mi è tutto più chiaro.


#34

Continuo a non capire come funziona il sistema di puntamento.

Per chi è più esperto, consiglio
Funzionamento del sistema di puntamento con due sole ruote funzionanti

In pratica ci sono, oltre alle ruote di reazione (che sono sostanzialmente masse rotanti motorizzate che a seconda dell’accelerazione in più o in meno causano per reazione una rotazione opposta del veicolo, attorno all’asse della ruota), anche dei magnetorquer (bobine di reazione), che sono bobine che interagiscono con il campo EM terrestre per raggiungere lo stesso scopo.

Il primo sistema è preciso e prevedibile, il secondo è impreciso e imprevedibile, dipendendo dal campo magnetico che è per sua natura variabile. La coppia permessa dal primo sistema è anche molto maggiore. Un handicap del secondo, da quel che capisco, è che non si può ribaltare il telescopio (non si può invertire il campo magnetico) e per questo la metà di cielo che osserva dipende dalla sua posizione nello spazio.

Nel comunicato di prima si parla di ruote di reazione E di giroscopi, ma secondo quel che capisco non ci sono altri strumenti, sono sinonimi, quindi non capisco quale sia il sistema di backup per funzionare con una sola ruota di reazione.


#35

Beh se può consolarti, come avrai notato anche leggendo il PDF che hai linkato, non è per niente un argomento banale. Capire come funziona il sistema di guida di un satellite, dati i vari attuatori e sensori a disposizione, richiede una buona comprensione di trigonometria nel contesto del frame di rifetimento del veicolo spaziale, nonché una buona conoscenza dei vari dettagli delle prestazioni del sistema di guida in sé.
Roba da ingegneri di dinamica volo o specialisti del flight control team.

Servirebbe una copia del manuale dell’HST, che non ho a disoposzione, ma da questa pagina NASA si capisce che gli attuatori sono ruote di reazione, e sono cosa diversa dai giroscopi, usati come sensore.


#36

Probabilmente i giroscopi sono ottici, non hanno neppure parti in movimento, e a maggior ragione non sono simili alle ruote di reazione. Purtroppo anche loro hanno una vita finita, l’emissione del laser si degrada col tempo fino a divenire inutilizzabili. I magnetorquer permettono una correzione molto fine, che è quello che serve per mantenere il puntamento preciso; le camere di guida fine forniscono l’input per le correzioni. E’ vero che il campo magnetico è continuamente variabile durante l’orbita, ma per questo ci sono i magnetometri che lo misurano, in modo da dare una corrente proporzionale a quanto serve alle bobine dei magnetorquers.


#37

In questi casi si rischia spesso di fare confusione tra giroscopi (sensori di velocità angolare), reaction wheels e control momentum gyroscopes (attuatori). Tutti si basano sugli stessi principi fisici ma hanno implementazioni e scopi diversi.

Per riferimento se ne parla anche qua: https://space.stackexchange.com/questions/31180/hubbles-one-gyro-mode-how-does-it-work-for-attitude-control-stabilization-an


#38

Per simpatia verso il collega Hubble (ahimè) anche Chandra è entrato in safety mode…
http://spaceref.com/news/viewsr.html?pid=51868


#39

Sì, un altro giroscopio. Temo sia un’epidemia di giroscopite spaziale :slight_smile:
A parte gli scherzi, dobbiamo rassegnarci a pensare che questi gloriosi strumenti sono vecchi, tutti ben oltre la vita minima di progetto, e prima o poi andranno definitivamente in avaria.


#40

Beh c’è stata storicamente una reaction-wheelite per problemi di archi elettrici nei cuscinetti… Sappiamo se questi giroscopi sono meccanici o laser?