Svemirska letjelica Europske svemirske agencije (ESA), poznata pod nazivom Jupiter Icy Moons Explorer (Juice), u potpunosti je spremna za svoj nadolazeći i ključni manevar – gravitacijski potpomognut prelet pokraj Venere, zakazan za 31. kolovoza. Ova važna faza misije nastavlja se prema planu nakon što su stručnjaci uspješno riješili ozbiljnu komunikacijsku anomaliju koja je privremeno prekinula svaku vezu letjelice sa Zemljom, ostavljajući kontrolni centar u potpunom mraku.

Problem, koji se neočekivano pojavio tijekom rutinskog komunikacijskog prozora sa zemaljskom stanicom 16. srpnja, onemogućio je Juiceu slanje telemetrijskih podataka, odnosno ključnih informacija o njezinom stanju i ispravnosti sustava. Zahvaljujući iznimno brzoj i besprijekorno koordiniranoj akciji timova u ESA-inom Europskom svemirskom operativnom centru (ESOC) u Darmstadtu u Njemačkoj, te u suradnji s proizvođačem letjelice, tvrtkom Airbus, komunikacija je ponovno uspostavljena. Presudna je bila brzina reakcije kako bi se sve pripremilo za nadolazeći susret s planetom Venerom, manevar koji je od vitalnog značaja za nastavak putovanja prema Jupiteru.

Drama u dubokom svemiru: Izgubljen kontakt s Juiceom

Anomalija je započela kada ESA-ina antena za duboki svemir smještena u Cebrerosu u Španjolskoj nije uspjela uspostaviti kontakt s letjelicom Juice u predviđeno vrijeme, 16. srpnja u 04:50 po srednjoeuropskom ljetnom vremenu. Inicijalne provjere odmah su isključile mogućnost problema sa zemaljskom stanicom, što je alarmiralo kontrolni tim misije Juice u ESOC-u. Dodatni pokušaji uspostave kontakta putem ESA-ine stanice New Norcia u Australiji također su bili neuspješni, što je potvrdilo najgore strahove inženjera – problem se nalazio na samoj letjelici, stotinama milijuna kilometara daleko od Zemlje.

Bez ikakvog signala i bez telemetrije, inženjeri su se suočili s najcrnjim scenarijem. Postojala je ozbiljna bojazan da je Juice automatski ušao u takozvani "način preživljavanja" (survival mode). Riječ je o krajnjoj mjeri, automatskom protokolu koji se aktivira uslijed višestrukih kvarova na ključnim sustavima. U tom stanju, letjelica se počinje polako okretati, pri čemu njezina antena jednom u satu "prebriše" područje neba gdje bi se trebala nalaziti Zemlja, u nadi da će signal biti uhvaćen. Međutim, nikakav povremeni signal te vrste nije detektiran, što je dodatno produbilo misterij i zabrinutost.

“Gubitak kontakta s letjelicom jedan je od najozbiljnijih scenarija s kojima se možemo suočiti”, izjavila je Angela Dietz, voditeljica operacija letjelice Juice. “Bez telemetrijskih podataka, dijagnosticiranje i rješavanje temeljnog uzroka problema postaje neizmjerno teže.”

Sva pažnja tima usmjerila se na komunikacijski podsustav. Inženjeri su sumnjali na dvije glavne mogućnosti: ili je došlo do pogrešnog usmjerenja antene srednjeg pojačanja (medium-gain antenna) ili je došlo do kvara u odašiljaču ili pojačalu signala. Valja napomenuti da je Juice dizajniran za iznimno hladno okruženje Jupiterovog sustava. Trenutno se letjelica nalazi mnogo bliže Suncu, pa mora svoju veliku glavnu antenu visokog pojačanja (high-gain antenna) neprestano držati usmjerenu prema Suncu kako bi je koristila kao masivni toplinski štit. Zbog toga se za komunikaciju sa Zemljom u ovoj fazi putovanja koristi manja, pokretna antena srednjeg pojačanja.

Utrka s vremenom: 20 sati neizvjesnosti

Razmatrane su dvije strategije oporavka. Prva je bila čekati sljedeće automatsko resetiranje sustava letjelice, koje se događa svakih 14 dana. Druga, znatno riskantnija, bila je slanje naredbi "na slijepo" u svemir, u smjeru gdje bi se Juice trebao nalaziti, s nadom da će ih primiti jedna od pomoćnih antena niskog pojačanja.

“Čekanje nije dolazilo u obzir”, objasnila je Angela. “Morali smo djelovati brzo. Čekanje od dva tjedna na automatsko resetiranje značilo bi odgodu ključnih priprema za prelet pokraj Venere, što bi moglo ugroziti cijelu misiju.”

Slanje naredbi "na slijepo" bio je ogroman izazov. Juice je u tom trenutku bio udaljen oko 200 milijuna kilometara od Zemlje, nalazeći se s druge strane Sunca. Svakom poslanom signalu trebalo je 11 minuta da stigne do letjelice. Nakon toga, tim je morao čekati dodatnih 11 minuta kako bi vidio hoće li stići ikakav odgovor. Šest početnih pokušaja da se naredbom usmjeri antena srednjeg pojačanja natrag prema Zemlji bilo je neuspješno. Napori za oporavak nastavili su se tijekom noći i trajali su gotovo 20 iscrpljujućih sati, s fokusom na ručno uključivanje različitih komponenti komunikacijskog sustava na letjelici.

Konačno, jedna od naredbi uspjela je doprijeti do Juicea i potaknuti odgovor. Naredba je aktivirala pojačalo signala koje pojačava snagu signala koji Juice šalje prema Zemlji. Kontakt je ponovno uspostavljen, a na veliko olakšanje cijelog tima, podaci su pokazali da je letjelica u izvrsnom stanju. Niti jedan sustav nije zakazao, a sva telemetrija bila je nominalna.

Otkriven uzrok: Suptilna softverska pogreška

Detaljna analiza otkrila je da je korijenski uzrok problema bila suptilna softverska pogreška vezana za interno vrijeme sustava. Softverska funkcija koja uključuje i isključuje pojačalo signala oslanja se na interni brojač. Taj brojač neprestano raste i vraća se na nulu jednom svakih 16 mjeseci. Dogodila se nevjerojatna slučajnost: funkcija je pokušala pristupiti brojaču u točno onom milisekunde kada se on resetirao na nulu. Zbog te pogreške, pojačalo je ostalo isključeno, a Juiceov signal bio je preslab da bi ga se moglo detektirati sa Zemlje.

“Bila je to vrlo suptilna pogreška, ali jedna od onih za čije smo istraživanje i rješavanje bili spremni”, rekla je Angela Dietz. “Identificirali smo nekoliko mogućih načina kako osigurati da se ovo više nikada ne ponovi i sada odlučujemo koje bi rješenje bilo najbolje implementirati.”

Unatoč visokim ulozima i tehničkoj složenosti, oporavak koji je proveo ESA-in tim za operacije misije postignut je s minimalnim poremećajem za cjelokupni raspored misije. Bio je to primjer izvanrednog timskog rada pod golemim pritiskom, gdje je miran i metodičan pristup omogućio oporavak letjelice bez ikakvih trajnih posljedica.

Venera kao kozmička praćka: Pripreme za ključni manevar

Nakon što je anomalija riješena, tim misije Juice vratio se svom primarnom zadatku: pripremama za prelet pokraj Venere. Juice će proći najbliže Veneri u nedjelju, 31. kolovoza, u 07:28 po srednjoeuropskom ljetnom vremenu, čime će dovršiti drugu od četiri planirane gravitacijske asistencije. Ove asistencije, poznate i kao "gravitacijske praćke", koriste gravitacijsko polje planeta kako bi letjelica dobila na brzini i promijenila putanju bez trošenja dragocjenog goriva.

Budući da je dizajniran za hladno i mračno okruženje vanjskog Sunčevog sustava, Juice se mora prilagoditi intenzivnoj Sunčevoj toplini u blizini Venere. Kako bi zaštitio svoje osjetljive komponente, letjelica koristi svoju glavnu antenu visokog pojačanja kao toplinski štit. Zbog ovih toplinskih ograničenja, njezini instrumenti za daljinsko istraživanje ne mogu biti aktivni tijekom preleta, što znači da neće biti snimljene nove fotografije Venere.

Kompleksan put do Jupitera

Da bi stigao izravno do Jupitera, Juice bi trebao napustiti Zemlju s brzinom od 11 km/s. Međutim, Juice je jedna od najtežih interplanetarnih letjelica ikada lansiranih, s masom od gotovo 6000 kg. S tako masivnim teretom, njezina raketa-nosač Ariane 5 osigurala joj je izlaznu brzinu od "samo" 2,5 km/s.

Ostatak potrebne brzine letjelica prikuplja upravo pomoću manevara gravitacijske asistencije. Ovog će tjedna iskoristiti gravitaciju Venere kako bi savila svoju putanju oko Sunca i dobila na brzini u odnosu na Zemlju. Ovaj prelet dat će Juiceu značajno ubrzanje. Kada se sljedeći put susretne sa Zemljom u rujnu 2026. godine, letjelica će već postići potrebnu transfernu brzinu za Jupiter od 11 km/s. Ipak, Jupiter tada još neće biti na pravom mjestu u svojoj orbiti.

Stoga će Juice iskoristiti prelet pokraj Zemlje 2026. godine za dodatno fino podešavanje svoje putanje. Nakon još jedne orbite oko Sunca, letjelica će se vratiti Zemlji za konačni prelet u siječnju 2029. godine. Taj posljednji manevar poslat će Juice na konačnu putanju koja će presresti Jupiter u srpnju 2031. godine.

O misiji Juice

Misija Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) Europske svemirske agencije predstavlja sljedeći odvažni korak čovječanstva u istraživanju vanjskog Sunčevog sustava. Njezin je cilj provesti detaljna promatranja plinovitog diva Jupitera i njegova tri velika mjeseca za koje se vjeruje da skrivaju oceane tekuće vode ispod ledene kore – Ganimeda, Kalista i Europe. Ova ambiciozna misija će, koristeći moćan set instrumenata za daljinsko istraživanje, geofizička i in-situ mjerenja, karakterizirati ove intrigantne svjetove kao potencijalna staništa za prošli ili sadašnji život.

Juice će detaljno pratiti Jupiterovo složeno magnetsko, radijacijsko i plazmatsko okruženje te njegovu interakciju s mjesecima, proučavajući Jupiterov sustav kao arhetip za sustave plinovitih divova diljem svemira. Lansiran je raketom Ariane 5 iz europske svemirske luke u Kourouu u travnju 2023. godine. Pred njim je osmogodišnje putovanje koje uključuje spomenute prelete pokraj Zemlje i Venere. Po dolasku, izvršit će 35 preleta tri velika mjeseca dok bude kružio oko Jupitera, prije nego što promijeni orbitu i uđe u orbitu oko Ganimeda, postavši tako prva svemirska letjelica u povijesti koja kruži oko mjeseca nekog drugog planeta.