Számítási hiba a 3,3 milliárd dolláros űrmisszióban

Amikor 1997. október 15-én a floridai űrközpontból 20,7 milliárd kilométeres útjára indították a Cassini-Huygens bolygókutató kettős szondát, senki nem sejthette, hogy egy egyszerű számolási hiba miatt meghiúsulhat a szépreményű kutatási projekt. A szonda útjának legfontosabb szakasza, a leereszkedés 2004 novemberében a Szaturnusz Titán nevű holdjára kútba eshet, mert a 320 kilogrammos Huygens az ereszkedése során gyűjtött adatait esetleg már nem fogja tudni továbbítani.

A szakértők elfeledkeztek a Doppler-effektusról

A tervek szerint a 300 millió dolláros Huygens-szonda 30 ezer kilométeres óránkénti sebességgel szeli át a Titán sűrű atmoszféráját, majd leszáll a hold felszínén. A 2 és fél órás manőver folyamán a Huygens 18 műszere által szolgáltatott adatokat a keringési pályán maradó Cassini felé továbbítják.

Félő azonban, hogy az adatátvitelt biztosító elemek viszonylag szűkös sávszélessége a kritikus időpontban nem lesz elegendő a mérési adatok továbbítására. Bár a Huygens adóit és a Cassini vevőberendezéseit a Földön pontosan ugyanarra a frekvenciatartományra szabályozták be, a kommunikációs rendszer a Titán felszíne felé rohanva az adatoknak csak a töredékét lesz képes az anyaszondára, majd a Földre továbbítani.

Valószínűleg a tervek készítői közül senki nem gondolt arra, hogy a Cassini nem álló helyzetben várja az európai építésű Huygens landolását, hanem másodpercenként 5 kilométeres sebességgel távolodik tőle. A landolóegység másodpercenként 5,6 kilométert megtéve zuhan a hold felé, ezért az átviteli frekvenciasáv ennek megfelelően megváltozik, Doppler-eltolódás lép fel.

Ahogy egy elrobogó vonat zaját közeledve és távolodva más-más hangmagasságban észleli a megfigyelő, a Huygens rádióhullámai a Cassininél az elküldéshez képest teljesen más formában érkeznek meg. Teljesen mindegy, hogy a két szonda egyforma vagy változó sebességgel távolodik egymástól: a frekvenciaeltolódás miatt a Cassini a leszállóegység jeleinek csak kis részét, alig 10 százalékát lesz képes majd fogadni. A jel eltolódott nagyobbik része elveszik az űrben.

A NASA és az ESA megoldási lehetőségek után kutat

Putónium a fedélzeten A Cassini-Huygens szonda indítását 1997-ben komoly vita előzte meg, mivel az energiaellátást nukleáris forrásból, 32,8 kilogramm plutóniummal oldották meg. Az aggodalmak arra vonatkoztak, mi lesz ha felrobban a Titan 4 szállítórakéta, vagy ha a kicentizett pályán visszatérő szonda véletlenül elég a légkörben, és beteríti a bolygót a rakományával. Arról van szó ugyanis, hogy kilövése után másfél év alatt a Napot megkerülő szondát épp a kézre eső pozícióban levő Föld körül gyorsították fel. A lendületvétel során a veszélyes anyag 1170 kilométerre repült el a Földtől. Ha elégett volna a plutónium, a légkört annyi halálos nehézfémmel terhelte volna, mint amennyi a kísérleti atomrobbantások során eddig kikerült a természetbe. Mint látható, megúsztuk a plutónium esőt.

Az ESA mérnökei lázasan dolgoznak a probléma megoldásán. A Jupiter körül lendületet vevő Cassini-Huygen szondán az év elején végrehajtott távdiagnózist megerősítette az európai űrkutatási hivatal darmstadti irányítási központjában (ESOC) levő mérnöki kísérleti másodpéldány is.

Az ESOC-nál vizsgálóbizottság alakult, hogy megállapítsák, miért nem derült ki a hiányosság már 3 évvel ezelőtt. A bizottságnak feladatául szabták, hogy gondoskodjon az űrmisszió hiánytalan lebonyolításáról, és biztosítsa, hogy az ESA hasonló berendezéseket használó jövőbeli űreszközeinél ugyanez a hiba ne léphessen fel.

2001 nyaráig a NASA és az ESA megoldási lehetőségek után kutat, hogy hibátlanul le tudják bonyolítani a landolást. A kilátásba helyezett alternatívák mindegyike nagyobb üzemanyagfelhasználással jár, és tovább nehezíti a szonda egyébként is bonyolult küldetését.

Gondok elé néz egy 2003-as másik ESA-projekt is

Az ESA oldaláról kiszivárgott információk szerint a Cassini központi egységének sebességét csökkentenék, és ezzel erősíteni lehetne a Huygens által sugárzott adatok vételét. Ezen kívül szóba jöhet a Cassini keringési magasságának megemelése, vagy az antenna Huygens felé fordítása az eredetileg megcélzott landolási pont helyett.

Egyelőre kétséges, hogy a jóval értékesebb Cassini-szonda küldetésének veszélyeztetése nélkül sikerül-e végrehajtani egy ilyen módosítást. Ki kell derülnie, hogy a Titán mellett lassabban elhaladó szonda képes lesz-e elérni a Szaturnuszt. Egy másik megoldás volna a Huygens szoftvereinek átprogramozása, de egyelőre ennek megvalósítása is kétséges.

Az ESA-nél bíznak benne, hogy képesek lesznek megoldani a problémát, és megmentik a leadott adatmennyiséget. Mostantól kezdve minden intézkedést annak figyelembevételével hoznak meg, hogy sikeresen lebonyolítsák az egyedülálló Cassini-Huygens űrmissziót.

Az Atlanti-óceán mindkét partján hallgatásba burkolóznak az illetékesek, de az űrközpontokban az akut probléma kezelése mellett lázasan dolgoznak a felfedezés következményein is. Az ESA ugyanis nem csak a Huygens-szondához szállított hibásan programozott és beállított kommunikációs rendszert. Például a Mars-Express és a Wirtanen-üstököst megközelítő, 2003-as indítású Rosetta hasonló bajok elé néz.