Yakıt göstergesi olmayan, onlarca yıllık bir uzay aracı olan Odyssey’deki yakıt beslemesini ölçmek hiç de zor değil. kolay iş.
NASA, neredeyse 22 yıl önce 2001 Mars Odyssey Orbiter’ı Kızıl Gezegene fırlattığından beri, uzay aracı Mars’ın etrafında 94.000’den fazla kez döndü. Bu, uzay aracının yakıt tedarikinin son derece dikkatli bir şekilde yönetilmesini gerektiren bir mesafe olan yaklaşık 1,37 milyar mile (2,21 milyar kilometre) eşdeğerdir. Odyssey’in yakıt göstergesi olmadığı düşünüldüğünde, bu başarı daha da etkileyici; mühendisler bunun yerine matematiğe güvenmek zorunda kaldı.
Çalışmaları Odyssey’in bilimsel bir miras oluşturmasına yardımcı oldu: Uzay aracı, Mars yüzeyindeki minerallerin haritasını çıkararak bilim adamlarının gezegenin tarihini daha iyi anlamasını sağladı. Odyssey, geleceğin astronotları tarafından kullanılabilecek buz birikintileri buldu. Aynı astronotlara zarar verebilecek radyasyon üzerinde çalışıldı. Ve gelecek görevler için potansiyel iniş alanlarını keşfetti. Odyssey aynı zamanda NASA’nın gezicilerinden ve iniş araçlarından (bugüne kadar neredeyse 150 gigabayt ve artmaya devam ediyor) Dünya’ya geri aktaran küçük bir yörünge takımyıldızı grubundan biridir.
Ancak geçen yıl, Odyssey bitiyor gibi görünüyordu gaz: Hesaplamalar, hidrazin yakıtının beklenenden çok daha düşük olduğunu gösterdi.
Odyssey, 2001 yılında yaklaşık 225,3 kilogram hidrazin itici gazla fırlatıldı. Yakıt göstergesi olmadığı için mühendisler, uzay aracının zaman içinde ne kadar hidrazin tükettiğini anlamak için çeşitli yöntemler kullandılar. Odyssey’nin yakıtını ölçmenin bir yolu, uzay aracının iki yakıt tankına ısı uygulamak ve belirli bir sıcaklığa ne kadar sürede ulaştıklarını izlemektir. Çaydanlıkta olduğu gibi, neredeyse boş olan bir yakıt deposu, dolu olandan daha hızlı ısınır.
Aslında, 2021 yazında Odyssey’de yapılan bir yakıt tahmininde ortaya çıkan şey buydu. Matematik görevin modellemesinin tahmin ettiğinden daha az – yaklaşık 11 pound (5 kilogram) itici gazın mevcut olduğunu gösteriyor gibiydi. Ocak 2022’deki başka bir tahmin, yalnızca 2,8 kilogram hidrazin kaldığını gösterdi.
Rakamlar doğru olsaydı, Odyssey bir yıldan kısa bir süre içinde tamamen boşalacaktı. Ya uzay aracı sızıntı gibi bir tür arıza yaşamıştı ya da ekibin ölçümlerinde bir sorun vardı.
Aylarca süren testler ve yoğun soruşturmalar birbirini izledi. Görev mühendisleri, “kayıp” yakıtın gizemini inceledikten sonra, yaşlanan uzay aracının karmaşık yakıt sisteminin uçuş sırasında nasıl davrandığına dair yeni şeyler öğrendiler. Vardıkları sonuç: Yörünge aracının aslında en azından 2025’in sonuna kadar yetecek kadar olması gerekir.
Odyssey Hidrazini Nasıl Kullanıyor{ 16}
Odyssey herhangi bir günü geçirmek için çok fazla hidrazine ihtiyaç duymaz. Güneş panelleri sistemlerine güç sağlarken, stratejik olarak yerleştirilmiş üç reaksiyon çarkı, yörünge aracının bilim araçlarını Mars yüzeyine doğrultmasına yardımcı oluyor. Tepki çarkları uzay aracı otobüsünün veya gövdesinin içinde dönerken, Odyssey’in ters yönde hareket etmesine neden olan tork oluştururlar.
Odyssey’nin misyonu, “Bu tepki çarklarının, uzay aracının yönünü korumak için birlikte çalışması gerekir” dedi. yöneticisi, NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Tahrik Laboratuvarı’ndan Jared Call. “Ancak Odyssey her yörüngede tam bir döngüyü tamamladığında, artan momentumu boşaltmanın bir yoluna ihtiyacınız var.”
İşte burada Odyssey’nin hidrazini devreye giriyor. Uzay aracının iticileri, reaksiyona karşı koymak için bu itici gazı küçük, hesaplanmış patlamalarla serbest bırakıyor. tekerleklerin inşa ivmesi.
Ekip çalışması
Böylece, ekibin hesaplamaları itici gaz tedarikinin beklenenden düşük olduğunu gösterdiğinde, JPL’deki mühendisler, Odyssey’i inşa eden Lockheed Martin Space’tekilerle çalışmak zorunda kaldı. görev operasyonlarını sürdürür ve uzay aracı mühendislik desteği sağlar.
Odyssey’nin JPL’deki proje yöneticisi Joseph Hunt, “Önce uzay aracının sorunsuz olduğunu doğrulamamız gerekiyordu,” dedi. “Sızıntı olasılığını veya tahmin edilenden daha fazla yakıt yaktığımızı eledikten sonra, ölçüm sürecimizi incelemeye başladık.”
Ekip, durumu değerlendirmek için yeni gözlere ihtiyaç duydukları konusunda hemfikirdi. Uzay aracı itici gaz tahmini konusunda da uzman olan dışarıdan bir danışman olan Boris Yendler’ı getirdiler.
Tüm uzay gemilerinde olduğu gibi Odyssey, yakıt depoları da dahil olmak üzere çeşitli parçaları uzayın soğuğunda çalışır durumda tutmak için ısıtıcılara güveniyor. Yendler, itici gaza uzay aracındaki başka bir kaynaktan ısı eklenip eklenmediğini merak etti ve bu da yakıt ölçümünü karmaşıklaştırdı. Ekip, birçok denemeden sonra durumun bu olduğunu doğruladı: Tankları birbirine bağlayan bir yakıt hattı boyunca uzanan ısıtıcılar tankları beklenenden daha hızlı ısıtıyordu ve tanklar neredeyse boşmuş gibi görünüyordu.
“Ölçüm yöntemimiz iyiydi. Sorun, Odyssey’de meydana gelen akışkan dinamiğinin düşündüğümüzden daha karmaşık olmasıydı,” dedi Call.
Ekip, hesaplamalarında ne kadar ısının hesaba katılmadığını anladıktan sonra, Odyssey’in yaklaşık 9 pound (4 kilogram) hidrazin kaldı. Görevi birkaç yıl daha sürdürmek yeterli. Ekip ölçümleri iyileştirmek ve doğruluklarını artırmak için çalışırken sayı değişebilse de, uzay gemilerini daha iyi anladıkları için ekip artık daha rahat dinleniyor.
“Bu biraz bizim bilimsel keşif sürecimize benziyor,” Call söz konusu. “Ne bulacağınızı bilmeden bir mühendislik sistemini araştırıyorsunuz. Ve ne kadar uzun süre bakarsanız, beklemediğiniz şeyleri o kadar çok keşfedersiniz.”