Dari Siaran Pers Pusat Penerbangan Antariksa Goddard:
Mereka hampir tiba.
Butuh satu setengah tahun, lebih dari 90 manuver orbit, dan - luar biasa - banyak dorongan gravitasi dan hanya sedikit bahan bakar paling sederhana untuk memindahkan dua pesawat ruang angkasa dari orbitnya mengelilingi Bumi ke rumah baru mereka di sekitar Bulan.
Sepanjang perjalanan mereka, pesawat ruang angkasa telah melalui orbit yang belum pernah dicoba sebelumnya dan membuat lompatan lengkung yang indah dari satu orbit ke orbit berikutnya. Musim panas ini, dua pesawat ruang angkasa ARTEMIS - yang memulai kehidupan mereka sebagai bagian dari misi THEMIS lima-kerajinan yang mempelajari aurora Bumi - akan mulai mengorbit bulan sebagai gantinya. THEMIS adalah akronim untuk Sejarah Waktu Peristiwa dan Interaksi Macroscale selama pesawat ruang angkasa Substorms.
Bahkan dengan pengalaman puluhan tahun mekanika orbital NASA, perjalanan ini bukanlah hal yang mudah. Perjalanan itu memerlukan beberapa manuver yang belum pernah dilakukan sebelumnya, termasuk beberapa bulan ketika setiap pesawat bergerak di jalur berbentuk ginjal di setiap sisi bulan sekitar, yah, tidak lain adalah titik gravitasi di ruang angkasa yang ditandai oleh tidak adanya planet fisik atau benda.
"Tidak ada yang pernah mencoba orbit ini sebelumnya, ini adalah orbit libration Bumi-Bulan," kata David Folta seorang insinyur dinamika penerbangan di Goddard Space Flight Center NASA di Greenbelt, Md. "Ini adalah orbit yang sangat tidak stabil yang membutuhkan perhatian harian dan penyesuaian konstan . "
Perjalanan untuk ARTEMIS - kependekan dari Akselerasi, Rekoneksi, Turbulensi, dan Elektrodinamika Interaksi Bulan dengan Matahari - dimulai pada tahun 2009, setelah THEMIS menyelesaikan dua tahun pengumpulan data sains pada lingkungan magnetik di sekitar Bumi, aurora, dan bagaimana ini dipengaruhi oleh matahari.
Pesawat ruang angkasa ini bertenaga surya, tetapi orbit untuk dua pesawat ruang angkasa THEMIS terluar telah berlalu dari waktu ke waktu dan akan mengalami periode kegelapan selama delapan jam. Pesawat ruang angkasa ini dapat bertahan hingga tiga jam tanpa sinar matahari, tetapi kegelapan yang jauh ini akan segera meninggalkan baterai benar-benar habis.
Tim di UC-Berkeley dan Goddard menangani kontrol sehari-hari dari pesawat ruang angkasa THEMIS. Investigator Utama untuk misi tersebut, Vassilis Angelopoulos dari UCLA berbicara kepada tim tentang memindahkan dua pesawat ruang angkasa ke bulan untuk mempelajari lingkungan magnetik di sana. Tetapi model cepat dari teknik boost konvensional menunjukkan bahwa semua bahan bakar yang tersisa akan digunakan hanya dalam perjalanan. Tidak akan ada cukup sisa untuk proses yang haus bahan bakar dalam menyesuaikan arah dan kecepatan untuk benar-benar mulai mengelilingi bulan.
Jadi Angelopoulos menyusun rencana perubahan orbit multi-tahun yang baru dan lebih kompleks. Langkah ini akan bergantung terutama pada bantuan gravitasi dari bulan dan Bumi untuk memindahkan pesawat ruang angkasa ke tempatnya. Dia membawa idenya ke dua insinyur yang telah terlibat dengan meluncurkan THEMIS di tempat pertama: David Folta dan insinyur penerbangan lainnya di Goddard, Mark Woodard. Pasangan ini menggunakan model mereka sendiri untuk memvalidasi desain baru ini, dan rencananya aktif.
Langkah pertama: menambah ukuran orbit. Orbit Bumi-sentris asli hampir mencapai setengah jalan ke bulan. Dengan menggunakan sejumlah kecil bahan bakar untuk menyesuaikan kecepatan dan arah pada saat-saat yang tepat di orbit, pesawat ruang angkasa terlempar semakin jauh dan semakin jauh ke luar angkasa. Butuh lima penyesuaian untuk ARTEMIS P1 dan 27 untuk ARTEMIS P2.
Langkah selanjutnya: lakukan lompatan dari orbit Bumi ke orbit “Lissajous” berbentuk ginjal yang rumit, berputar-putar apa yang dikenal sebagai titik Lagrangian di setiap sisi bulan. Titik-titik ini adalah tempat-tempat di mana gaya gravitasi antara Bumi dan bulan saling menyeimbangkan - titik tersebut sebenarnya tidak menawarkan entitas fisik untuk mengelilingi. ARTEMIS P1 membuat lompatan - dalam lengkungan indah di bawah dan di sekitar bulan - ke titik Lagrangian di sisi jauh bulan pada tanggal 25 Agustus 2010. Kapal kedua melakukan lompatan ke sisi dekat bulan pada 22 Oktober. Pemindahan ini membutuhkan serangkaian manuver yang kompleks termasuk bantuan gravitasi bulan, bantuan gravitasi Bumi, dan manuver luar angkasa. Kombinasi dari manuver ini diperlukan tidak hanya untuk tiba di tempat yang tepat di dekat bulan tetapi juga pada waktu dan kecepatan yang tepat.
Menggunakan serangkaian bantuan gravitasi Bumi dan bulan - dan hanya sedikit bahan bakar paling sederhana - pesawat ruang angkasa ARTEMIS memasuki orbit di sekitar titik Lagrangian bulan di musim dingin 2010. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA / Studio Visualisasi Ilmiah
Sejarah telah dibuat. Banyak satelit mengorbit titik Lagrangian antara Bumi dan Matahari tetapi, sementara orbit ini telah dipelajari secara luas, belum pernah dicoba sebelumnya.
Bukan hanya ini prestasi teknik di dalam dan dari dirinya sendiri, tetapi pesawat ruang angkasa sekarang di tempat yang ideal untuk mempelajari magnet agak jauh dari bulan. Dalam posisi ini, mereka dapat melihat bagaimana angin matahari - yang terdiri dari gas terionisasi yang dikenal sebagai plasma - mengalir melewati Bulan dan mencoba mengisi kekosongan di sisi lain. Tugas yang dibuat rumit karena plasma dipaksa oleh medan magnet untuk melakukan perjalanan di sepanjang jalur tertentu.
"Ini benar-benar kebun binatang fenomena plasma," kata David Sibeck, manajer proyek untuk THEMIS dan ARTEMIS di Goddard. "Bulan mengukir lubang di angin matahari, dan kemudian kita bisa menyaksikan bagaimana itu mengisi. Itu sama sekali tidak membosankan. Ada mikrofisika dan fisika partikel dan interaksi serta batas dan lapisan partikel gelombang. Semua hal yang belum pernah kami pelajari sebelumnya di plasma. "
Kehidupan para insinyur penerbangan juga tidak membosankan. Menjaga sesuatu di orbit di sekitar tempat yang memiliki sedikit untuk menandainya kecuali keseimbangan gravitasi bukanlah tugas yang mudah. Pesawat ruang angkasa itu membutuhkan koreksi berkala agar tetap di jalurnya dan Folta dan Woodard menyaksikannya setiap hari.
"Kami akan mendapatkan informasi orbit yang diperbarui sekitar pukul 9 pagi setiap hari," kata Woodard. “Kami akan menjalankannya melalui perangkat lunak kami dan mendapatkan perkiraan seperti apa seharusnya manuver kami berikutnya. Kami akan bolak-balik dengan Berkeley dan bersama-sama kami akan memvalidasi manuver sampai kami tahu itu akan berhasil dan membuat kami terbang selama seminggu lagi. "
Tim belajar dari pengalaman. Penyesuaian sedikit sering memiliki konsekuensi lebih besar dari yang diharapkan. Mereka akhirnya menemukan tempat-tempat optimal di mana koreksi tampaknya tidak memerlukan fine-tuning lebih lanjut. Bintik-bintik manis ini datang setiap kali pesawat ruang angkasa melintasi garis imajiner bergabung dengan Bumi dan Bulan, meskipun tidak ada dalam teori yang meramalkan hal seperti itu.
Kewaspadaan harian ternyata sangat penting. Pada 14 Oktober, orbit dan sikap pesawat ruang angkasa P1 berubah secara tak terduga. Pikiran pertama adalah bahwa sistem pelacakan mungkin gagal, tetapi itu tampaknya bukan masalah. Namun, tim ARTEMIS juga memperhatikan bahwa seluruh pesawat mulai berputar sekitar 0,001 putaran per menit lebih cepat. Salah satu instrumen yang mengukur medan listrik juga berhenti bekerja. Tamu terbaik? Bola di ujung boom instrumen 82-kaki itu telah putus - mungkin karena terkena sesuatu. Bola itu hanya tiga ons di pesawat ruang angkasa yang beratnya hampir 190 pound - tetapi itu menyesuaikan kecepatan ARTEMIS P1 yang cukup jika mereka menangkap anomali bahkan beberapa hari kemudian mereka harus membuang sejumlah bahan bakar untuk kembali ke jalur semula.
Karena itu, ARTEMIS akan sampai ke bulan dengan bahan bakar lebih dari perkiraan semula. Akan ada cukup bahan bakar untuk koreksi orbit selama tujuh hingga 10 tahun dan kemudian cukup tersisa untuk membawa kedua pesawat itu ke bulan.
“Kami senang dengan pekerjaan para perencana misi,” kata Sibeck. "Mereka akan membuat kita lebih dekat ke bulan daripada yang bisa kita harapkan. Itu penting untuk memberikan data berkualitas tinggi tentang interior bulan, komposisi permukaannya, dan apakah ada kantong magnet di sana. "
Pada 9 Januari 2011, ARTEMIS P1 melompati bulan dan bergabung dengan ARTEMIS P2 di sisi Bulan yang paling dekat dengan Bumi. Sekarang langkah terakhir akan dimulai.
Pada 27 Juni, P1 akan berputar ke arah bulan dan memasuki orbit bulan. Pada 17 Juli, P2 akan mengikuti. P2 akan melakukan perjalanan ke arah yang sama dengan Bulan, atau dalam prograde; P1 akan melakukan perjalanan ke arah yang berlawanan, di retrograde.
“Kami telah memantau ARTEMIS setiap hari dan mengembangkan manuver setiap minggu. Ini merupakan tantangan, tetapi kami telah menemukan beberapa hal besar, "kata Folta, yang sekarang akan memusatkan perhatiannya pada penerbangan NASA lainnya seperti misi MAVEN ke Mars yang dijadwalkan untuk diluncurkan pada 2013." Tapi segera kami akan menjadi selesai dengan manuver terakhir ini dan, yah, kita akan kembali menjadi konsultan ARTEMIS saja. "
Lihat citra dan video ARTEMIS tambahan di tautan ini.
Ditulis oleh Karen C. Fox di GSFC.
