ESA/NASA Solar Orbiter närmar sig den närmaste punkten till solen i sin nuvarande omloppsbana. Det är en viktig tidpunkt för uppdragets vetenskapliga aktiviteter, och uppdragskontrollteamet på ESA förbereder sig ständigt för eventuella problem som rymdfarkosten kan möta när den sveper förbi vår aktiva och oförutsägbara stjärna.
Uppdragskontroll till Solar Orbiter. Kom i Solar Orbiter...
"Det är vårt värsta scenario", säger flygledaren Daniel Lakey. "Om Solar Orbiter skulle uppleva något större problem ombord, och då skulle vi inte kunna återupprätta kommunikationen."
Solar Orbiters närmande till solen ("perihelion") är en period av topp vetenskaplig aktivitet.
Det kräver flygledningsteam och flygdynamikexperter vid ESA:s ESOC-uppdragskontrollcenter för att utföra en serie mycket komplexa operationer.
Om något går fel under dessa aktiviteter kan rymdfarkosten automatiskt återställa sig själv till "säkert läge."
I säkert läge startar rymdfarkostens programvara om och endast dess mest grundläggande funktioner återaktiveras. Team på jorden tar sedan ut vad som utlöste felsäkert läge, löser problemet och startar om mer avancerade system som vetenskapliga instrument.
Ett säkert läge under perihelion skulle vara särskilt dåligt på grund av den allvarliga påverkan på vetenskapsverksamheten under denna hektiska period.
Solar Orbiter har också mindre ström tillgänglig under perihelion eftersom den intensiva värmen kräver att den lutar sina solpaneler bort från solen för att undvika skador.
Rymdfarkosten måste återställas så snabbt som möjligt innan vetenskapen går förlorad, eller ännu värre, den får slut på ström.
"Solen är så stark att det räcker med en grundläggande solsensor för att se till att Solar Orbiter alltid vet var solen är och alltid kan rikta sin värmesköld mot den. Denna sensor aktiveras i säkert läge och håller rymdfarkostens interna system säkra från strålningen som kommer från vår stjärna", säger Lakey.
"Så vi vet att Solar Orbiter alltid kommer att peka sin "front" mot solen. Men för att ta reda på vilken väg "upp" den är litar vi på stjärnspårare."
Högsta prioritet för en rymdfarkost i säkert läge är att rikta sin kommunikationsantenn mot jorden och återupprätta kontakten så snart som möjligt.
Stjärnspårarna slås på automatiskt i säkert läge och rymdfarkosten använder dem för att känna igen vissa mönster av stjärnor. Den kan sedan bestämma sin orientering och i vilken riktning den ska rikta sin antenn för att kommunicera med jorden.
"Men om stjärnspårarna misslyckas med att låsa fast de rätta stjärnorna, eller om återställningssekvensen avbryts innan de kan slås på, har Solar Orbiter inget sätt att veta var jorden är."
Snurrar in i kontrollen
För att göra situationen ännu mer utmanande, i säkert läge, kan Solar Orbiter bara använda sin backup-kommunikationsantenn.
Back-up-antennen kan röra sig "upp och ner" i en axel, men inte "vänster och höger" i den andra. Detta förhindrar ett antal potentiella komplikationer, men det betyder också att hela rymdfarkosten måste rotera för att rikta antennen i vissa riktningar.
Lösningen är "strobing" – om Solar Orbiter någonsin befinner sig i säkert läge och inte kan lokalisera jorden, kommer den att börja rulla runt en axel samtidigt som den håller sin värmesköld riktad mot solen.
"I strobing-läge sänder Solar Orbiter en signal med en speciell "ton" - en fyr i rymdens mörker", säger Lakey.
"Så småningom kommer den här signalen att svepa över jorden. Så snart vi upptäcker den vid en av våra markstationer kan vi bedöma situationen, ta reda på vad som orsakade felsäkert läge och utföra våra problemlösnings- och återställningsoperationer."
Det är teorin i alla fall. Under Solar Orbiters fyra år i rymden har den aldrig behövt förlita sig på en återhämtning med strobing – och den har aldrig testats under flygning.
Tills nu.
Teamen på ESOC använde en nyligen period med låg kommunikationsfördröjning med Solar Orbiter för att testa om de är redo att hantera en verklig återhämtning av strobing.
"Vi började snurra runt Solar Orbiter och se om vi kunde upptäcka fyren från back-up-antennen", säger Lakey. "Vi förladdade kommandon för att återgå till normal drift ifall vi inte kunde upptäcka det, så det fanns aldrig någon risk för rymdfarkosten."
Återhämtningstesterna var en framgång. Teamen bekräftade att de kunde upptäcka Solar Orbiters nödfyr och identifiera rymdfarkostens status i händelse av ett säkert läge med störande stjärnspårare.
Detta är de första viktiga stegen för att återta kontrollen över rymdfarkosten och visade teamets beredskap för detta kritiska men osannolika scenario.
"Vi testade också framgångsrikt vår förmåga att kommunicera med satelliten i särskilt knepiga situationer, som när dess egen värmesköld delvis skymmer antennens sikt över jorden."
Det här är bara ett av hundratals potentiella problem som våra team drömmer om och planerar för varje dag. ESA:s uppdrag är unika unika rymdfarkoster:De kan möta problem som ingen annan rymdfarkost någonsin har.
Det finns få liknande exempel att lära av och få etablerade rutiner att följa. Det är viktigt att testa vår återhämtning av rymdfarkoster i rymden och för teamen på jorden att öva dem när de har en bra möjlighet.
"Vi kommer aldrig sluta tänka på nya utmaningar som våra uppdrag kan möta", säger Lakey. "Eller om hur vi skulle övervinna dem."
Tillhandahålls av Europeiska rymdorganisationen
