Så ofta, din smartphone eller surfplatta får ny programvara för att förbättra dess funktionalitet och förlänga dess livslängd. Nu, ESA:s Mars Express får en ny installation, levereras över över 150 miljoner km utrymme.

Med nästan 15 år i omloppsbana, Mars Express – ett av de mest framgångsrika interplanetära uppdragen någonsin – är på väg att fortsätta samla in kritisk vetenskapsdata i många år till tack vare en ny mjukvaruinstallation utvecklad av uppdragsteamen på ESA.

Den nya programvaran är utformad för att lösa ett problem som alla som fortfarande använder en fem år gammal bärbar dator känner till:efter år av intensiv användning, vissa komponenter börjar helt enkelt slitas ut.

Rymdfarkosten anlände till Mars i december 2003, om vad som var planerat att vara ett tvåårigt uppdrag. Det har ägnat mer än 14 år åt att samla in en mängd data från den röda planeten, ta högupplösta bilder av mycket av ytan, upptäcka mineraler på ytan som endast bildas i närvaro av vatten, upptäcka antydningar av metan i atmosfären och genomföra nära förbiflygningar av den gåtfulla månen, Phobos.

I dag, Mars Express är i bra form, med endast en liten försämring av prestanda, men dess gyroskop är nära att misslyckas.

Gyros blev dåliga

Dessa sex gyron mäter hur mycket Mars Express roterar kring någon av sina tre axlar. Tillsammans med rymdfarkostens två starttrackers, de bestämmer dess orientering i rymden.

Detta är avgörande för att rikta sin stora paraboliska radioantenn mot jorden och för att rikta dess instrument – ​​som den högupplösta stereokameran – mot Mars.

Startrackers är enkla, peka-och-skjut-kameror som tar bilder av bakgrundsstjärnfältet och, med lite smart bearbetning, används för att bestämma farkostens orientering i rymden med några sekunders mellanrum.

Rotationsinformationen från gyron fyller i informationen mellan dessa ögonblicksbilder och även när spårarna tappar koll på stjärnorna – vilket kan vara i minuter eller till och med timmar.

"Efter att ha tittat på variationer i intensiteten hos gyrons interna lasrar, vi insåg förra året att med vår nuvarande användning, fyra av de sex gyron var på väg att misslyckas, säger rymdfarkostens operationschef James Godfrey.

"Mars Express designades aldrig för att flyga utan att dess gyron är kontinuerligt tillgängliga, så vi kunde förutse ett visst slut på uppdraget någon gång mellan januari och juni 2019."

Ingenjörer visste, dock, från lång erfarenhet av liknande gyron på tidigare uppdrag, inklusive Rosetta och ERS-2, att det kanske är möjligt att flyga uppdraget främst med hjälp av dess startrackers, med gyron endast påslagen ibland, att förlänga sina liv.

Hacka 15 år gammal kod

"Att flyga på starttrackers med gyron mestadels avstängda innebar att en betydande del av den 15 år gamla mjukvaran på Mars Express skulle behöva skrivas om, och detta skulle vara en stor utmaning, "säger driftingenjör Simon Wood.

Medan rymdfarkostens byggare gav stor hjälp, det var mest upp till teamen på ESA att öppna koden, skriva om programvaran, testa den och förbered den för uppladdning så snart som möjligt.

"Vi fick också hjälp av att vi kunde ta kod som flögs på Rosetta och transplantera den till Mars Express vägledningsprogramvara, tillägger Simon.

En massiv, flermånaders ansträngning följde, med team från hela byrån som arbetar med att utveckla den nya programvaran som gör att Mars Express kan fortsätta flyga. Detta innebar också betydande förändringar i instrumentvetenskaplig planering.

"Vi visste inte om en sådan massiv revision var möjlig – det hade inte gjorts tidigare, speciellt som vi skulle vara i en kapplöpning mot tiden för att slutföra den. Men inför det nästan säkra slutet av uppdraget, det som började som vilda spekulationer under en tepaus en eftermiddag i somras har lett till att hela omskrivningen nu är redo att skicka upp. "

Den nya mjukvaran färdigställdes tidigare i år, och har genomgått noggranna tester för att säkerställa att den kommer att fungera som avsett.

Go/No-Go

Insatsen kom igång igår, när uppdragsgruppen träffades för ett kritiskt go/no-go-möte med ESA-cheferna för att få slutgiltigt godkännande för att aktivera den nya mjukvaran.

Den nya koden laddades faktiskt upp till ett område med ledigt minne i söndags, men precis som när din telefon eller surfplatta får en programuppgradering, uppdragskontrollanter måste stänga av Mars Express och utlösa en omstart för att börja köra den nya koden, ett kritiskt steg satt till den 16 april.

Om allt går som förväntat, Uppdragsteamen kommer sedan att spendera cirka två veckor på att testa och konfigurera om rymdfarkosten för att säkerställa att allt fungerar som det ska innan de återupptar normala vetenskapliga operationer.

"Liknande, men mycket mindre korrigeringar, har utvecklats tidigare för andra uppdrag med gamla gyron, som Rosetta, men det här är definitivt den mest komplexa och omfattande mjukvaruomskrivningen vi har gjort i det senaste minnet, säger uppdragschefen Patrick Martin.

"Tack vare skickligheten hos ESA:s team, Mars Express kommer att flyga långt in på 2020-talet, beroende på bränsletillförsel, och fortsätta leverera utmärkt vetenskap i många år ännu.

"Jag ser fram emot att se fortsatta gemensamma vetenskapskampanjer mellan Mars Express och andra Mars-uppdrag som ESA:s Trace Gas Orbiter och inkommande roveruppdrag."