Em 22 de setembro, por volta do meio-dia, A nave espacial Integral da ESA entrou em modo de segurança de emergência. Uma das três "rodas de reação" ativas da espaçonave desligou sem aviso e parou de girar, causando um efeito cascata que significava que o próprio satélite começou a girar.

Como resultado do giro da espaçonave, os dados estavam alcançando o controle de solo de maneira fragmentada e as baterias estavam descarregando rapidamente. Com apenas algumas horas de energia restantes, parecia possível que a missão de 19 anos pudesse ser perdida.

A Equipe de Controle de Voo Integral, junto com as equipes de dinâmica de vôo e estação terrestre no controle de missão ESOC da ESA, equipes da ESAC e da Airbus Defense &Space, começar a trabalhar. Com raciocínio rápido e soluções engenhosas, eles encontraram o problema e resgataram a missão.

O que na Terra?

Um Single Event Upset (SEU) ocorre quando uma partícula carregada atinge uma parte sensível do equipamento elétrico, causando uma única 'mudança de estado' que interrompe seu funcionamento. Estes carregaram, Partículas 'ionizadas' geralmente vêm do Sol quando ele expele matéria e energia durante erupções solares ou ejeções de massa coronal.

"Eu não acho que o SEU nesta ocasião foi causado por nosso local, estrela ocasionalmente mal-humorada. Esta greve aconteceu em um dia em que nenhuma atividade climática espacial relevante foi observada, "explica Juha-Pekka Luntama, Chefe do Clima Espacial da ESA.

"Com base em uma discussão com nossos colegas da Equipe de Controle de Voo, parece que a anomalia foi desencadeada por partículas carregadas presas nos cinturões de radiação ao redor da Terra. "

Os cinturões de radiação de Van Allen são duas regiões em forma de rosca que circundam a Terra, onde partículas com carga energética ficam presas dentro do campo magnético da Terra. Suas propriedades variam de acordo com a atividade solar e representam um perigo para os satélites e humanos no espaço que passam por eles. Como o ponto mais baixo da órbita do Integral está agora a apenas 1500 km da superfície da Terra, a espaçonave passa por ambos os cinturões de radiação em sua órbita.

'Darmstadt, nós temos um problema'

Integral usa 'rodas de reação' - rodas que armazenam energia enquanto giram - para controlar sutilmente a direção para a qual a espaçonave aponta sem a necessidade de propulsores.

De repente, uma dessas rodas de reação parou e, por causa da lei de conservação de energia, aquela força de giro anterior na roda teve que ir para outro lugar - a espaçonave inteira. A espaçonave começou a girar, desencadeando um Modo de Atitude de Segurança de Emergência que, infelizmente, devido a uma falha anterior, não era mais confiável e não conseguiu estabilizar a missão.

A roda de reação foi reativada por equipes no solo, mas a espaçonave continuou girando a uma taxa média de cerca de 17 graus por minuto (aproximadamente uma rotação a cada 21 minutos), bem como oscilando imprevisivelmente em torno de seus eixos. Isso pode não parecer muito, mas a espaçonave estava girando cinco vezes seu máximo quando estava sob controle.

"Os dados provenientes do Integral estavam instáveis, entrando por curtos períodos devido ao giro. Isso tornou a análise ainda mais difícil, "explica Richard Southworth, Gerente de Operações para a missão.

"As baterias estavam descarregando, já que houve apenas curtos períodos de carregamento quando os painéis ficaram brevemente voltados para o Sol. "

O primeiro desafio foi diminuir o consumo de energia da Integral para ganhar mais tempo. As primeiras estimativas da carga restante antes do apagão e da perda do satélite foram de apenas três horas. Passo a passo, desligando vários instrumentos e componentes não críticos, isso aumentou para mais de seis horas. Próxima etapa - pare de girar.

Com o suporte de especialistas do setor, a equipe do ESOC analisou o estado das rodas de reação, chegando com uma série de comandos para alterar sua velocidade e frear o satélite em rotação. No final da tarde, os comandos foram enviados e imediatamente mostraram sucesso, mas outras três longas horas se passaram antes que o satélite ficasse totalmente sob controle e fora de perigo imediato.

Momento Apollo 13 do Integral

"Todos deram um grande suspiro de alívio. Isso foi muito perto, e ficamos imensamente aliviados ao tirar a espaçonave dessa experiência de 'quase morte', "lembra Andreas Rudolph, Chefe da Divisão de Missões de Astronomia no Departamento de Operações de Missão do ESOC.

"A maior parte da equipe de controle estava trabalhando em casa neste momento - eu estava acompanhando as operações do trem! - e trabalhei até as quatro da manhã para deixar a espaçonave totalmente estável, de volta à posição e de frente para o Sol para recarregar suas baterias. "

Infelizmente, algumas horas depois, quando a equipe se reuniu novamente para discutir as próximas etapas, a espaçonave mais uma vez começou a girar, sua reação gira novamente em alta velocidade. A razão para isso ainda não é completamente compreendida, mas acredita-se que esteja associada a uma 'ocultação do rastreador de estrelas' ou 'cegueira' que não foi tratada corretamente pelos sistemas de controle do satélite - efetivamente quando a Terra atrapalha a visão da espaçonave de as estrelas, que usa para se orientar.

A equipe repetiu as etapas do dia anterior para estabilizar a espaçonave e retornar à posição de apontamento do Sol, desta vez sem atrapalhar os rastreadores de estrelas. A recuperação demorou apenas algumas horas, colocando em prática as lições aprendidas da primeira vez.

Integral desde então permaneceu sob controle, e a partir de 27 de setembro todos os sistemas estarão online novamente. Desde 1º de outubro, após um check-out prolongado, seus instrumentos estão de volta observando o Universo de alta energia.

Um dos primeiros alvos do Integral será observar estrelas massivas na região de Orion, e estudar o impacto em seus arredores quando eles se transformam em supernovas.

"Também estamos de volta às observações de 'alvo de oportunidade', o que significa que o Integral está novamente reagindo rapidamente para estudar eventos explosivos inesperados no Universo, "diz Erik Kuulkers, Cientista do Projeto da ESA para a Integral.

Um problema de impulso

Não é a primeira vez que esta missão de quase 20 anos dá um susto à equipa de controlo do Centro de Operações ESOC da ESA. Ano passado, Integral disparou seus propulsores possivelmente pela última vez planejada, após uma falha com seu sistema de propulsão.

É esse sistema de propulsão deficiente que significa que um Modo de segurança normalmente retificador foi ineficaz nesta ocasião. Com o modo agora desativado, a equipe de controle está trabalhando em uma nova sequência de resgate automático que deve imitar muitas das operações realizadas após esta anomalia, apenas muito mais rápido.

Quando o sistema de propulsão falhou, a equipe percebeu que teria que aprender a manobrar o satélite de quatro toneladas usando apenas suas rodas de reação altamente sensíveis, para despejar energia em períodos regulares e neutralizar as forças na espaçonave, incluindo o suave empurrão da luz do sol. Foi uma solução que nunca havia sido tentada antes.

"Não acreditei que fosse possível no início. Verificamos com nossos colegas de dinâmica de vôo e a teoria indicava que funcionaria. Depois de fazer uma simulação, nós o testamos na espaçonave. Funcionou, "explica Richard.

"Graças à nossa equipe perspicaz e à ajuda de especialistas de toda a indústria, Integral vive. Quase duas décadas atrás, está superando em muito as expectativas do que deveria ser uma missão de cinco anos. "