ยาน MAVEN หลงทางในวงโคจรของดาวอังคาร จากระบบ IMU ล้มเหลว ก่อนกู้กลับมาได้

เมื่อวันที่ 22 กุมภาพันธ์ 2022 นั้น NASA ขาดการติดต่อกับยาน MAVEN หรือ Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN ของในวงโคจรของดาวอังคารนั้น หลังจากที่ยาน MAVEN นั้นทำการ Reboot ระบบ IMU-1 (Inertial Measurement Unit: IMU) ซึ่งเป็นระบบนำทางหลักของยาน MAVEN ตามกำหนดการ Reboot อุปกรณ์

โดย IMU นั้นเป็นอุปกรณ์บนยานอวกาศที่ใช้ในการระบุตำแหน่งของยาน เช่น ทิศทาง การหมุน ความเร็วในการหมุน และอื่น ๆ (Attitude) ในอวกาศ หากไม่มี IMU ยานอวกาศก็จะไม่รู้เลยว่าตอนนี้มันอยู่ที่ไหน

บนยาน MAVEN นั้นมี IMU ทั้งหมด 2 ตัว คือ IMU-1 ซึ่งเป็นระบบหลัก และ IMU-2 ซึ่งเป็นระบบสำรอง การ Reboot ระบบ IMU-1 ของ MAVEN นั้นทำให้ทีมภารกิจไม่สามารถติดต่อกับยานได้กะทันหัน จึงทำให้ทีมภารกิจต้องพยายามติดต่อกับยานอีกครั้ง จนเมื่อติดต่อได้ก็พบว่ายานนั้นไม่มีข้อมูล IMU เลย หมายความว่ามันไม่รู้ว่ามันอยู่ไหน

ภาพจำลองของยาน MAVEN – ที่มา NASA

ระบบของ MAVEN เองออกแบบมาให้มัน Reboot ตัวเองซ้ำ หากมันไม่สามารถรับข้อมูลนำทางจาก IMU-1 ได้ ทำให้ทีมภารกิจไม่สามารถติดต่อกับยานได้ระหว่างที่มัน Reboot ซ้ำ จนเมื่อ Reboot ซ้ำแล้วยานก็ยังไม่สามารถรับข้อมูลจาก IMU-1 ได้อยู่ดี MAVEN จึงสลับไปใช้ IMU-2 ที่ทำงานได้และเข้า “Safe mode” ซึ่งหยุดกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ทั้งหมด ทีมภารกิจจึงติดต่อกับมันได้อีกครั้ง

สามารถอ่านการทำงานฉบับเต็มของระบบ IMU ได้ที่ Paper ชื่อว่า Application of MAVEN Accelerometer and Attitude Control Data to Mars Atmospheric Characterization

ภาพแสดงระบบ Coordinate system ที่ใช้ในการอ้างอิงของยาน Maven และหน้าตาของตัว MIMU ซึ่งทำหน้าที่เป็น Subsystem ให้กับ IMU ที่ติดตั้งอยู่บนยานบริเวณต่าง ๆ หลาย ๆ ตัว ที่มา – JPL

อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่ IMU-1 นั้นเริ่มเพี้ยน เนื่องจากก่อนหน้านี้ก็เคยมีรายงานข้อมูลคลาดเคลื่อนของ IMU-1 มาแล้ว ส่วน IMU-2 ที่เป็นระบบสำรองนั้น ถึงจะใช้งานได้ แต่ก็ใกล้หมดอายุการทำงานแล้ว ทีมภารกิจคาดว่า IMU-2 นั้นน่าจะเสียก่อนเดือนตุลาคม 2022 หมายความว่าหาก IMU ทั้งสองเสีย ถึงอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์อื่น ๆ จะยังใช้งานได้ แต่ยาน MAVEN ก็จะกลายเป็นขยะในวงโคจรของดาวอังคารดี ๆ ถ้ามันไม่สามารถรู้ได้ว่ามันอยู่ตรงไหน

เหตุผลที่ระบบ IMU บน MAVEN เริ่มล้มเหลวนั้นก็ไม่ใช่เรื่องแปลกอะไรเพราะยาน MAVEN นั้นถูกปล่อยเมื่อปี 2013 และ MAVEN เองนั้นก็ถูกออกแบบมาให้ทำงานเพียงแค่ 2 ปี ถึงปี 2015 เท่านั้น แต่ MAVEN ถูกต่ออายุภารกิจแบบไม่มีกำหนด ทำให้ถึงตอนนี้มันทำงานมาแล้วกว่า 7 ปี เกิดอายุไขของมันไปกว่า 5 ปี

ทำให้ทึมภารกิจจะต้องหาทางต่ออายุให้ MAVEN ซึ่งพวกเขาทำได้โดยการไม่ใช้ IMU เลย “อ้าว แล้ว MAVEN จะรู้ได้ยังไงว่ามันอยู่ตรงไหน” คำตอบ คือ MAVEN สามารถใช้ดาวในการนำทางได้โดยไม่ต้องพึ่ง IMU หรือที่เรียกว่า “All-stellar Mode” โดย MAVEN นั้นมี Star Tracker ทั้งหมด 2 ตัว ที่สามารถใช้ในการนำทางด้วยดาวได้ ขาดก็แต่ซอฟต์แวร์ที่จำเป็น

การพัฒนาซอฟต์แวร์สำหรับการนำทางดว้ยดาวของ MAVEN นั้นเริ่มมานานพอสมควรแล้ว อย่างน้อยก็ช่วงที่ IMU-1 เริ่มเพี้ยนก่อนที่มันจะล้มเหลวอย่างสมบูรณ์ และจะต้องเสร็จก่อนที่ IMU-1 และ IMU-2 จะเสีย แต่คราวนี้ทีมควบคุมภารกิจจะต้องเร่งมือก่อนที่ IMU-2 จะตายตาม IMU-1 ไป เนื่องจาก MAVEN กำลังแขวนชีวิตของมันไว้กับอุปกรณ์เพียงชิ้นเดียว

วันที่ 19 เมษายน 2022 ทีมควบคุมภารกิของ MAVEN พัฒนาซอฟต์แวร์สำหรับ All-stellar Mode เสร็จสิ้น และอัปโหลดซอฟต์แวร์ดังกล่วขึ้นไปบนยาน MAVEN ได้สำเร็จ ก่อนที่ทีมควบคุมภารกิจจะปิด IMU-2 ลงเพื่อเก็บไว้ใช้ในกรณีที่ All-stellar Mode ไม่สามารถใช้งานได้ในอนาคต

จากนั้นทีมควบคุมภารกิจจึงเปิดอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์และเริ่มทดสอบ All-stellar Mode แบบสด ๆ โดยจำกัดการหมุนของยานหันไปทางโลกตลอดเวลาเพื่อให้มั่นใจว่าทีมควบคุมภารกิจสามารถสื่อสารกับยานได้ตลอดเวลา จนกว่าการทดสอบจะเสร็จ อย่างไรก็ตาม การสำรวจทางวิทยาศาสตร์ยังสามารถดำเนินการต่อไปได้

ในวันที่ 28 พฤษภาคม 2022 ยาน MAVEN กลับเข้าสู่การทำงานตามปกติ ใน All-stellar Mode แบบเต็มตัว

เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO

อ้างอิง

NASA’s MAVEN Spacecraft Resumes Science & Operations, Exits Safe Mode