Al zes weken is NASA het contact kwijt met één van de Stereo-sondes. Niemand weet wat er mis is gegaan, maar het lijkt erop dat de sonde door zijn energie heen is en nu hulpeloos door de ruimte zweeft. Toch geeft NASA de moed nog niet op.

In 2006 lanceerde NASA de STEREO-ruimtesondes (STEREO staat voor Solar Terrestrial RElations Observatory). Het gaat om twee vrijwel identieke ruimtesondes die in een baan rond de zon cirkelen. De ene ruimtesonde beweegt voor de aarde uit (en wordt daarom STEREO-Ahead genoemd). De andere ruimtesonde bevindt zich achter de aarde (en wordt daarom Stereo-Behind genoemd).

Problemen
En STEREO-Behind lijkt nu in serieuze problemen te zijn beland. Gisteren was het precies zes weken geleden dat NASA voor het laatst contact heeft gehad met de sonde. Wat er precies mis is, is onduidelijk. Het kan zijn dat de sonde door zijn energie heen is en op drift is geraakt.

De huidige locatie van de twee STEREO-sondes ten opzichte van de zon en de aarde. Beide sondes draaien rond de zon zoals de aarde dat doet. Alleen doet de één dat ietsje dichter bij de zon en de ander doet het ietsje verder weg van de zon. Als gevolg daarvan is de één ietsje sneller dan de aarde. En de ander ietsje langzamer dan de aarde. Zo kan een situatie ontstaan waarin de twee ruimtesondes zich aan precies de andere kant van de zon bevinden dan de aarde. Daardoor wordt communicatie tussen de aarde en de sondes lastig en daar moeten de twee STEREO-ruimtevaartuigen op worden voorbereid. Afbeelding: NASA.

De huidige locatie van de twee STEREO-sondes ten opzichte van de zon en de aarde. Beide sondes draaien rond de zon zoals de aarde dat doet. Alleen doet de één dat ietsje dichter bij de zon en de ander doet het ietsje verder weg van de zon. Als gevolg daarvan is de één ietsje sneller dan de aarde. En de ander ietsje langzamer dan de aarde. Zo kan een situatie ontstaan waarin de twee ruimtesondes zich aan precies de andere kant van de zon bevinden dan de aarde. Daardoor wordt communicatie tussen de aarde en de sondes lastig en daar moeten de twee STEREO-ruimtevaartuigen op worden voorbereid. Afbeelding: NASA.

Wat is er gebeurd?
NASA raakte het contact op 1 oktober kwijt. Dat gebeurde kort nadat NASA de ruimtesonde – en zijn tweelingbroer STEREO-Ahead – gereset had. De reset was één van de maatregelen die NASA moest treffen om de sondes ook de komende jaren operationeel te kunnen houden. “Omdat beide STEREO-ruimtevaartuigen zich nu (vanaf de aarde gezien, zie ook de afbeelding hiernaast, red.) aan de achterzijde van de zon bevinden, moeten ze een nieuwe modus ontwikkelen om de High Gain Antenna te beschermen tegen de verhoogde temperaturen die veroorzaakt worden doordat ze richting de zon wijzen,” schrijft NASA. Zodra de sondes de mogelijkheid krijgen, zullen ze ook vanuit deze positie de gegevens die ze verzameld hebben via deze antenne naar de aarde sturen. Maar omdat de aarde aan de andere kant van de zon staat, zal de antenne daarbij altijd ook iets op de zon gericht zijn en meer hitte ontvangen dan normaal. Om de antenne tegen die hitte te beschermen, wordt deze ietsje gedraaid. Hierdoor staat deze niet exact op de aarde gericht en is het signaal weliswaar zwakker maar kan de sonde toch – kleine hoeveelheden – data naar de aarde versturen. Ook moeten de sondes leren om zo af en toe autonoom over te stappen op de veilige modus. Dat moeten ze doen wanneer straling afkomstig van de zon communicatie met de sondes onmogelijk maakt.

Reset
Om er zeker van te zijn dat de twee ruimtevaartuigen ook in deze nieuwe modus goed gaan functioneren, werden enkele tests uitgevoerd. STEREO-Ahead doorstond deze glansrijk. Maar STEREO-Behind faalde. “Een onderdeel van de test was het actief worden van de hard command loss timer die het ruimtevaartuig reset als het na drie dagen nog geen nieuwe commando’s heeft ontvangen. Het doel hiervan is eventuele problemen die ervoor zorgen dat de sonde geen commando’s van de aarde ontvangt, corrigeren.” Op 1 oktober bleek deze ‘hard command loss timer‘ keurig op tijd actief te worden en STEREO-Behind te resetten. Maar het radiosignaal dat men kort na de reset op aarde ontving, was zwakker dan verwacht. En werd alleen maar zwakker, totdat er helemaal geen signaal meer was.

Waar ben ik?
Het is niet helemaal duidelijk wat er mis is gegaan. Wat weten we wel zeker? Ten eerste dat het ruimtevaartuig voor de reset prima werkte. Daarnaast blijkt uit de laatste signalen die het ruimtevaartuig na de reset afgaf dat de IMU (Inertial Measurement Unit), verantwoordelijk voor het bepalen van de rotatiesnelheid en oriëntatie van het ruimtevaartuig, aan was. Dat is een beetje vreemd, omdat deze in dit stadium van de missie niet actief zou moeten zijn. Dat de IMU wel actief was, suggereert dat de Star Tracker – een instrument dat normaliter in dit stadium de rotatiesnelheid en oriëntatie van het ruimtevaartuig bepaalt – niet in die informatie kon voorzien, waardoor de IMU actief werd. Dat zou kunnen verklaren waarom het radiosignaal van de sonde niet zo sterk was en zwakker werd: de antenne was niet goed op de aarde gericht.

Nog een probleem
Maar dat is niet het enige probleem waar het ruimtevaartuig mee kampt. Tot overmaat van ramp blijkt de IMU ook niet helemaal goed te werken en verkeerde informatie af te geven aan het ruimtevaartuig. Er zijn dan ook twee mogelijkheden: of STEREO-Behind is zich bewust van het feit dat de informatie van de IMU niet klopt. In dat geval zou het de IMU hebben uitgeschakeld en een andere set sensoren hebben ingezet om er zeker van te zijn dat de zonnepanelen op de zon gericht blijven en het ruimtevaartuig niet zonder energie komt te zitten. Of STEREO-Behind heeft niet in de gaten dat de informatie van de IMU niet klopt, heeft op basis van die informatie gedacht dat hij aan het rollen was geraakt en zijn raketten gestart. Hierdoor zou het ruimtevaartuig niet gestabiliseerd zijn, maar juist aan het rollen zijn geraakt. Het gevolg: de zonnepanelen krijgen niet meer voldoende zonlicht binnen en de ruimtesonde is door zijn energie heen.

Geen succes, wel hoop
Nog steeds worden er pogingen ondernomen om contact te leggen met STEREO-Behind. Vooralsnog zonder resultaat. Maar er is nog hoop, zo benadrukt NASA. “Zelfs als STEREO-Behind momenteel rondzwerft zonder energie.” NASA baseert dat op een soortgelijke situatie die in 1998 ontstond. Toen raakte SOHO aan het draaien en konden ook zijn zonnepanelen niet aan genoeg energie komen. De sonde bleef wel netjes in zijn baan en belandde op een gegeven moment op het punt waarop zijn zonnepanelen weer wel op de zon gericht waren. De sonde had weer energie en het lukte NASA zelfs – met veel moeite – om de sonde weer aan het werk te krijgen.

Hoewel de primaire missiedoelen van de in 2006 gelanceerde sondes bereikt zijn, zou het verlies van STEREO-Behind toch zonde zijn. De twee sondes zijn momenteel de enige ogen die we (indirect) op de achterzijde van de zon gericht hebben.