ESA:s Solar Orbiter har framgångsrikt genomfört fyra månaders noggrann teknisk verifiering, känd som driftsättning. Trots de utmaningar som covid-19-pandemin medför, rymdfarkosten är nu redo att börja utföra vetenskap när den fortsätter sin kryssning mot solen.

När Solar Obiter sprängde ut i rymden på en Atlas V-raket från Cape Canaveral, Florida, den 10 februari, teamen bakom uppdraget på 1,5 miljarder euro förutsåg inte det inom några veckor, spridningen av covid-19 skulle vräka dem från deras högteknologiska kontrollrum, gör den utmanande processen att driftsätta rymdfarkostens instrument ännu svårare.

Under normala omständigheter, många av projektets forskare och ingenjörer skulle ha samlats vid European Space Operations Centre (ESOC) i Darmstadt, Tyskland. Tillsammans, de skulle ha arbetat i nära samarbete med rymdfarkostoperatörerna, för att få liv i rymdskeppet och dess instrument.

Detta hände mer eller mindre som vanligt under de mest utmanande tidiga veckorna av Solar Orbiters existens i omloppsbana, men när instrumentteamen bjöds in till ESOC i mars, situationen i Europa förändrades snabbt.

Vart och ett av de tio instrumentteamen behövde många representanter på plats. Två eller tre från varje lag tilläts i ett dedikerat Solar Orbiter-kontrollrum. "De andra representanterna arbetade från ett dedikerat stödområde, " säger Sylvain Lodiot, ESA:s Solar Orbiter Spacecraft Operations Manager. Det var inte ovanligt att 15 eller fler personer i huvudkontrollrummet också arbetade. Men inom en vecka, det blev tydligt att europeiska länder var på väg in i lockdown och därför ombads de externa teamen att återvända hem.

Det italiensk-tyska-tjeckiska laget bakom METIS-koronografin, ett instrument som mäter det synliga, ultravioletta och extrema ultravioletta emissioner från solkoronan i oöverträffad tids- och rumslig upplösning, höll precis på att förbereda sig för att slå på instrumentet för första gången när beslutet togs att personer från den tidens hotspots för coronaviruset i de italienska regionerna Piemonte och Lombardiet inte längre fick komma in på ESOC av säkerhetsskäl.

"Vi hade svårt att försöka ordna om teamets färdigheter i farten med de som kunde komma in, säger Marco Romoli, METIS principiell utredare. "Och tack vare ESOC-folket och till de närvarande nerverna, vi lyckades slutföra aktiviteten."

Situationen blev ännu allvarligare när flera arbetare på ESOC testade positivt för viruset, och webbplatsen stängdes i praktiken.

"Vi var tvungna att skydda folket, säger Sylvain, vars sista uppgift innan man åkte hem var att stänga av alla instrument på Solar Orbiter. "Det kändes hemskt eftersom jag inte visste när de här instrumenten kom tillbaka online, " han säger.

I händelsen, det var bara ungefär en vecka senare som en skelettpersonal återvände och med fulla sociala distansåtgärder på plats började arbeta på distans med instrumentteamen för att få driftsättningen gjord.

Ett av instrumentteamen som drabbades mest var teamet Solar Wind Analyzer (SWA). Solvinden, som ständigt frigörs från solen, består av en blandning av elektriskt laddade partiklar som kallas joner, och elektroner. SWA-instrumentet består av tre olika sensorer för att mäta flödet och sammansättningen av dessa olika partikelpopulationer. Varje sensor fungerar som ett slags "elektriskt periskop" som använder höga spänningar, upp till 30 kilovolt i ett fall, för att avleda solvindspartiklarna in i detektorn.

För att driva dessa höga spänningar på ett säkert sätt, teamet hade planerat att inte slå på instrumentet förrän minst en månad efter lanseringen. Detta var tänkt så att inga spår av jordens atmosfär skulle finnas kvar inom SWA-sensorerna. Om det fanns, dessa höga spänningar kan orsaka ljusbågsbildning och skada sensorerna.

Inkopplingsprocessen för var och en av SWA-detektorerna är lång eftersom varje högspänningsdelsystem måste slås på i steg om bara 20 eller 50 volt åt gången. Efter varje ökning, instrumentet kontrolleras för att säkerställa att inget oväntat har hänt.

När SWA:s huvudutredare Christopher Owen, från Mullard Space Science Laboratory, University College London (MSSL/UCL), hade lämnat Tyskland, han och hans team hade börjat planera för att ta i bruk instrumentet från deras labb i Storbritannien. Men sedan tillkännagavs den brittiska låsningen, vilket innebär en övergång till att arbeta från hemmakontoret för nästan alla.

"När jag lämnade labbet, Jag tog ett par bärbara datorer och fyra skärmar, och tog hem dem. Jag vräkte sedan min tvååring från hans barnkammare och satte upp allt där inne, " säger Christopher. Och från denna tillfälliga kontrollcentral, när ESOC hade återvänt till arbetet, han arbetade på distans med resten av SWA-teamet och skelettpersonalen i Darmstadt för att få instrumentet i drift.

"Vi hade allvarliga tvivel på om vi skulle kunna arbeta så här, " säger Sylvain om processen i allmänhet, "men vi anpassade oss och till slut, det fungerade väldigt bra eftersom alla laget kände varandra."

Redo för vetenskap

De andra instrumentteamen avslutade också framgångsrikt sin driftsättning. "Detta är utan tvekan det första uppdraget vars instrument helt och hållet beställdes från folks hem, säger David Berghmans, från Royal Observatory of Belgium, Bryssel, Belgien, och huvudutredare för Extreme Ultraviolet Imager (EUI).

Inte nog med att jobbet blev gjort, men de tog igen förlorad tid och lyckades slutföra sin driftsättning på den ursprungliga tidslinjen. "Även i en normal värld skulle jag vara väldigt nöjd med var vi är nu, säger Daniel Müller, Solar Orbiter Project Scientist vid ESA, "Jag förväntade mig aldrig att nästan allt skulle fungera felfritt ur lådan."

Det är ett vittnesbörd om den expertis med vilken rymdfarkosten tillverkades av huvudentreprenören Airbus DS (UK) och dess instrument tillverkades av de olika instrumentteamen. Den 25 juni, Solar Orbiter Review Board godkände denna prestation genom att förklara Mission Commissioning Results Review framgångsrik.

För César García Marirrodriga, ESA:s Solar Orbiters projektledare, det var ett stort ögonblick för när driftsättningen var över, hans jobb är gjort och han lämnar över rymdfarkosten till uppdragets operationschef. "Jag är väldigt glad över att lämna över det för jag vet att det går åt rätt håll, säger César.

Och för Daniel, det är också ett stort ögonblick för nu är uppdraget redo att utföra vetenskap. "Under dessa fyra månader sedan lanseringen, de 10 instrumenten ombord har noggrant kontrollerats och kalibrerats ett efter ett, som att stämma individuella musikinstrument. Och nu är det dags för dem att uppträda tillsammans, " han säger.

Månadens "fjärravkännande kassafönster" från 17 till 22 juni gav den första möjligheten att få alla instrument att spela tillsammans. Tar emot inspelningarna från rymdfarkosten, som för närvarande är mer än 160 miljoner kilometer bort, kommer att slutföras inom de närmaste dagarna.

"Vi är väldigt glada över denna första "konsert". För första gången, vi kommer att kunna sätta ihop bilderna från alla våra teleskop och se hur de tar kompletterande data från de olika delarna av solen inklusive ytan; den yttre atmosfären, eller corona; och den bredare heliosfären runt den. Detta är vad uppdraget byggdes för, " säger Daniel. Dessa första ljusbilder kommer att släppas för allmänheten i mitten av juli.

100 dagars data

Andra instrument samlar redan in data också. När det gäller magnetometern (MAG), denna slogs på först bara en dag efter lanseringen. "Vi fick knappt 100 dagars data under driftsättningsperioden, och det är underbara data, säger Helen O'Brien, från Imperial College och MAG:s chefsingenjör.

MAG slogs på tidigt så att den kunde ta avläsningar när den fördes bort från rymdfarkosten när dess bomarm utplacerades. "Instrumentet betedde sig vackert. Det var underbart att se fältet förfalla när vi flyttade bort från rymdfarkosten, säger Helen.

Dessa data kommer att göra det möjligt för teamet att förstå magnetfältet som genereras av rymdfarkosten själv, så att de nu kan ta bort det från sina vetenskapliga data för att lämna bara magnetfältet som transporteras ut i rymden bort från solen. Och det finns redan gott om data. Teamet har redan mer än två miljarder vetenskapliga mätningar att analysera. "Datan är enastående, verkligen, riktigt bra, så vi är väldigt glada, " säger Tim Horbury, Imperial College, STORBRITANNIEN, och huvudutredare för instrumentet.

Uppdraget fortsätter nu på kurs mot solen. Under denna kryssningsfas, rymdfarkostens in-situ instrument kommer att samla vetenskapliga data om miljön runt rymdfarkosten, medan fjärravkänningsinstrumenten kommer att finjusteras av teamen som förberedelse för vetenskapliga operationer i närmare närhet av solen. Kryssningsfasen pågår till november 2021, varefter Solar Orbiter kommer att påbörja vetenskapsfasen av sitt uppdrag.