NASA mēģinājums izglābt Swift observatoriju neizdevās, taču parādīja lētāku satelītu apkalpošanas ceļu

NASA 500 miljonus dolāru vērtā Neil Gehrels Swift observatorija no orbītas tāpat bija lemta krišanai, taču mēģinājums to glābt atklāja, cik daudz organizatoriska, finansiāla un tehniska darba nepieciešams, lai šādu misiju vispār padarītu iespējamu. Glābšanas misiju izstrādāja Katalyst Space Technologies saskaņā ar 30 miljonu dolāru līgumu, ko NASA piešķīra pagājušā gada septembrī.

NASA uzņēmumam deva deviņus mēnešus, lai uzbūvētu un palaistu satelītu, kas aptuveni 200 jūdžu augstumā virs Zemes panāktu Swift, pievienotos tam un paceltu observatoriju augstākā orbītā. Katalyst izveidotais glābšanas aparāts Link tika palaists 3. jūlijā un veiksmīgi pabeidza daļu sākotnējo pārbaužu, taču dažas nedēļas vēlāk darbības traucējums lika tam sākt nekontrolēti griezties. Augustā NASA paziņoja, ka Link vairs nespēs sasniegt Swift, un glābšanas misija tika pārtraukta.

Tomēr pats Link izveides temps bija ievērojams sasniegums. Šāda izmēra un sarežģītības satelīta projektēšana, uzbūve un pārbaude no nulles parasti aizņem vairākus gadus. Link palaišanas brīdī svēra gandrīz pustonnu, un tam bija elektriskie dzinēji, robotizētas rokas un lieli izvēršami saules paneļi.

Swift zaudēšana ir slikta ziņa zinātniekiem, kuri izmanto observatorijas unikālās iespējas vienlaikus uztvert gamma starus, rentgenstarus un redzamo gaismu, kā arī ātri pagriezties pret astronomiskiem mērķiem. Swift kļuvis par galveno observatoriju gamma staru uzliesmojumu atklāšanai — tie ir visspēcīgākie sprādzieni Visumā.

Observatorijai jau bija beidzies paredzētais kalpošanas laiks

Swift tika palaists 2004. gadā un jau ilgi pārsniedza sākotnēji paredzēto ekspluatācijas laiku. Observatorijai nav pašai savas piedziņas sistēmas, tāpēc tā bez ārējas palīdzības nevar pacelt savu orbītu. Tās likteni zemajā Zemes orbītā noteica atmosfēras pretestība.

Pēdējos gados pastiprinājusies Saules aktivitāte palielināja pretestību Swift lidojuma augstumā un paātrināja tā tuvošanos atmosfēras slāņiem. NASA un Katalyst amatpersonas tagad analizē misijas pieredzi, lai nākamreiz satelīta glābšanas operāciju varētu sākt savlaicīgāk.

NASA Astrofizikas nodaļas direktors Šons Domagals-Goldmans pagājušajā nedēļā Nacionālo akadēmiju Astronomijas un astrofizikas komitejas sanāksmē sacīja, ka galvenā atziņa ir negaidītai orbītas maiņai gatavoties iepriekš.

“Laika grafiks izveidojās tā, ka mums nebija iespēju pilnībā atvērt durvis piedāvātajiem risinājumiem. Mēs izvēlējāmies komandas, ar kurām jau bijām noslēguši līgumus. Tā nav nožēla par izvēlēto komandu — es vienkārši dotu priekšroku atvērtākai risinājumu atlasei,” sacīja Domagals-Goldmans.

2025. gada augustā NASA trim komandām — Katalyst, Starfish Space, kā arī Cambrian Works un Astroscale kopīgajai komandai — pasūtīja 30 dienu pētījumus par to, kā glābt Swift no iznīcības. Tajos drīkstēja piedalīties tikai partneri, ar kuriem NASA jau bija līgumi par tehnoloģiju izstrādi. Federālo iepirkumu noteikumu dēļ jauna iepirkuma sākšana un cita pakalpojumu sniedzēja piesaistīšana būtu prasījusi mēnešus vai pat ilgāku laiku.

Pēc pētījumiem NASA 2025. gada septembrī izvēlējās Katalyst. Amatpersonas jau tobrīd apzinājās, ka izredzes nav lielas. Uzņēmums nekavējoties pasūtīja piegādātājiem visas Link salikšanai vajadzīgās detaļas, bet dažos gadījumos piegādātāji nespēja iekļauties termiņā, tāpēc Katalyst nolēma daļu komponentu izgatavot pats. Inženieriem bija arī jāizlemj, kuras satelīta sistēmas pārbaudīt pirms nodošanas palaišanas pakalpojumu sniedzējam Northrop Grumman.

Ātrs izstrādes process un atteikusies vadības sistēma

NASA Katalyst pateica, kas jāpaveic, bet neuzspieda, kā tieši tas jādara.

“Uz papīra tās bija piecas prasības. Praktiski tās reducējās uz diviem principiem: nenodarīt ļaunumu un pacelt Swift augstāk. Nebija noteikts, kā tas jādara. Tas savukārt ļāva inženiertehniskajam vērtējumam stāvēt augstāk par izsmeļošu procesu un ļāva mums strādāt daudz ātrāk,” sacīja Kīrans Vilsons, Katalyst Link misijas galvenais pētnieks.

Strādājot rūpnīcā netālu no Denveras, Katalyst pagājušā gada beigās pabeidza Link konstrukciju un aprīlī bija sagatavojis satelītu pēdējām pārbaudēm pirms palaišanas. Vilsons norādīja, ka uzņēmumā nebija klasiskas sistēminženierijas struktūras, kāda parasti būtu šādai sarežģītai misijai.

“Mums nebija sistēminženierijas organizācijas. Mums nebija tradicionālās struktūras, ko parasti redz vietās, kur mēģina īstenot kaut ko tik sarežģītu,” sacīja Vilsons.

Pēc veiksmīgās jūlija palaišanas Link vairākas nedēļas tika pārbaudīts orbītā. Kādu laiku izskatījās, ka Swift glābšanas misija tiešām varētu izdoties, taču jūlija beigās virkne kļūmju lika satelītam sākt griezties.

Vilsons skaidroja, ka bojājums skāra vienu no reakcijas riteņu slēdžiem elektroapgādes sistēmā. Paši reakcijas riteņi bija Rocket Lab piegādātas trešās puses detaļas, un Katalyst ar tiem bijusi apmierināta. Problēma radās uzņēmuma paša izstrādātajā vadības elektronikā, konkrētāk — reģeneratīvās bremzēšanas shēmā. Tās tranzistors radīja īssavienojumu, pārkarsa un padarīja shēmu nelietojamu.

Link orientācijas kontrolei tika izmantoti aukstās gāzes Reaction Control System (RCS) dzinēji kopā ar reakcijas riteņiem. Katalyst ieviesa satelīta programmatūras un darbības izmaiņas, lai mazinātu problēmas cēloni — sistēma bremzēja pārāk strauji, pārāk stipri un pārāk bieži. Šis risinājums darbojās dažas nedēļas, līdz virkne jaunu notikumu sākās ar nereaģējošu RCS vārstu, kas lika satelītam palielināt griešanās ātrumu.

Šo kļūmju dēļ Link nespēja satikties ar Swift un veikt orbītas paaugstināšanu. Katalyst bija spiesta atteikties no NASA paredzētā pēdējā veicināšanas maksājuma.

Tomēr daži Link sarežģītākie elementi, tostarp robotizētās rokas un plazmas dzinēji, darbojās, kā paredzēts. Kādā brīdī Katalyst zemes vadības komanda uzskatīja, ka ar plazmas dzinējiem varētu atgūt satelīta orientācijas kontroli, tam pārvietojoties ap Zemi ar gandrīz piecu jūdžu sekundē ātrumu.

“Mēs spējām veikt diezgan nozīmīgus orbītas manevrus. Pat pēc divu riteņu zaudēšanas veicām daudz interesantu darbu vadības, navigācijas un kontroles jomā, lai turpinātu misiju. Tas ļāva mums nonākt aptuveni 10 kilometru attālumā no Swift,” sacīja Vilsons.

Laika trūkums, piegādes problēmas un nepārbaudīti komponenti

Papildu laiks izstrādei būtu devis Katalyst labākas iespējas pirms palaišanas atklāt bojāto shēmu un vārstu. Domagals-Goldmans sacīja, ka inženieriem mēnešos pirms palaišanas bija jāpieņem “sirdi plosoši” lēmumi par to, kurus testus veikt un kurus laika trūkuma dēļ izlaist.

Vilsons atzina arī Katalyst iekšējos trūkumus, tostarp pārāk mazu darbinieku skaitu elektroapgādes sistēmu komandā. Satelītu nozares piegādes ķēde nespēja laikā nodrošināt Link elektriskajai sistēmai vajadzīgos kritiskos komponentus, piemēram, elektroenerģijas pārveidošanas un sadales iekārtas.

“Mums daudz kas bija jāizstrādā pašiem, un tas nozīmēja, ka pieejamie inženieri bija pārmērīgi noslogoti pārāk daudzos virzienos. Tur bija liela sarežģītība, un mums vienkārši nebija pietiekami daudz laika vai cilvēku, lai visu pārbaudītu ar nepieciešamo rūpību. Mēs veicām daudz testu, taču pārbaudēs neredzējām neko gluži tādu,” sacīja Vilsons.

Tomēr papildu laiks ne vienmēr ir pieejams. Satelītu krišanu atmosfērā ir grūti prognozēt, jo Saules aktivitātes izmaiņas var mainīt gaisa molekulu blīvumu zemajā Zemes orbītā. Tas savukārt rada lielāku vai mazāku pretestību tur lidojošajiem satelītiem.

“Nākamreiz mēs gribētu tam sagatavoties jau pirms negaidītas izmaiņas deorbitācijas datumā,” sacīja Domagals-Goldmans.

Valsts atbalsts un Swift komandas risinājums

Neraugoties uz tehniskajām kļūmēm pēc palaišanas, amatpersonas uzskata, ka Katalyst sasniegtais ar Link rāda virzienu nākotnes satelītu apkalpošanas un ātras reaģēšanas kosmosa misijām.

Pirmais uzdevums bija panākt, lai valdība palīdz tur, kur tas iespējams, un netraucē tur, kur tās iesaiste nav vajadzīga. NASA kļuva par upuri valdības darba pārtraukumam pagājušā gada oktobrī, kad finansējuma strupceļš izveidojās starp Donalda Trampa administrāciju un republikāņu kontrolēto Kongresu. Darba pārtraukums sākās tikai piecas dienas pēc tam, kad NASA piešķīra Katalyst līgumu Swift glābšanai, tieši brīdī, kad aģentūra sāka veikt maksājumus.

Swift misijas direktors NASA Godāras kosmosa lidojumu centrā Džons van Eipols sacīja, ka Katalyst bija nepieciešams liels naudas pieplūdums, lai nekavējoties iegādātos detaļas un materiālus. NASA iepirkumu komanda strādāja ārkārtīgi intensīvi, lai maksājumus noformētu pirms valdības iestāžu slēgšanas.

“Viņiem bija vajadzīgs milzīgs naudas pieplūdums, lai nopirktu nepieciešamās lietas. Citādi mēs nekad nebūtu paspējuši,” sacīja van Eipols.

“Tas, manuprāt, bija varonīgs un milzīgs darbs — cilvēki zināja, kā panākt, lai iepirkumu sistēma atbrīvo naudu. Man šķiet, kāds pat zvanīja Valsts kasei, jo es biju satraukts, ka mums neizdosies, un biju izdarījis visu, ko varēju,” viņš piebilda.

Swift ekspluatācijas komanda pirms misijas arī atrada veidu, kā iegūt papildu laiku. Džeimijs Kenija, kurš līdz šā gada sākumam vadīja Swift darbību, sacīja, ka viņa komanda Pensilvānijas štata universitātē izstrādāja metodi observatorijas pārorientēšanai aerodinamiski izdevīgākā stāvoklī. Tas samazināja atmosfēras pretestību un pagarināja laiku orbītā, dodot Katalyst vēl dažus mēnešus sagatavošanās rezervei, taču vienlaikus bija jāpārtrauc Swift zinātniskie novērojumi.

“Uz papīra tas izklausās vienkārši. Patiesībā to panākt bija ārkārtīgi grūti. Mums bija jāizmanto katrs pieejamais instruments, tostarp programmatūras pārrakstīšana atkal un atkal. Daudzos gadījumos palīdzēja aģentiskais MI, pat tā dēvētā vibe coding pieeja, kad nevarējām izdomāt, kā kaut ko paveikt. Plaši tika izmantota arī GPU skaitļošana. Rezultātā Swift mūžu pagarinājām par vairākiem mēnešiem,” sacīja Kenija.

Lētāks ceļš nākotnes satelītu apkalpošanai

Vilsons sacīja, ka Link misijas faktiskās izmaksas bija aptuveni piecu procentu robežās no Katalyst piedāvājuma aplēsēm. Uzņēmums bija 1,5 dolāru robežās no 30 miljonu dolāru misijas mērķa, kurā ietilpa palaišana, darbaspēks, darbuzņēmēji un citi izdevumi.

Pēc Vilsona teiktā, tas liecina, ka satelīta glābšanas vai orbītas paaugstināšanas misijai nav obligāti jāizmaksā simtiem miljonu dolāru un nav jāprasa gadi līdz palaišanai, kā tas bijis vairākās valdības vadītās demonstrācijās.

Viens no piemēriem ir NASA OSAM-1 misija. Tā bija plašāka par Swift glābšanas mēģinājumu, jo paredzēja pievienoties novecojušam Landsat Zemes novērošanas satelītam un uzpildīt to ar degvielu. NASA OSAM-1 projektā bija ieguldījusi 1,5 miljardus dolāru, pirms 2024. gadā to atcēla. Aģentūra toreiz kā vienu no iemesliem minēja komerciālās nozares attīstību un jaunu skatījumu uz satelītu apkalpošanu.

Van Eipols norādīja, ka komerciālā nozare tagad ir gatava straujai izaugsmei. Viņš kā piemērus minēja Starfish un Northrop Grumman veiktās satikšanās misijas. Northrop Grumman RSGS misija ir palaista un dodas ģeosinhronās orbītas (GEO) virzienā.

“Nozare ir punktā, kur tā ir gatava pacelties. Un mēs to redzam reāllaikā ar citiem uzņēmumiem, kas pašlaik veic satikšanās misijas. Tas ir tikai sākums,” sacīja van Eipols.

Viņš piebilda, ka Swift nav pēdējā apkalpošanas misija, ko NASA mēģinās īstenot, jo palīdzība nepieciešama arī citām astrofizikas platformām. Aģentūra aktīvi vērtē šādas iespējas, virzoties uz sava veida kosmosa misiju apkalpošanas modeli.

“Swift glābšanas misijas rezultāti ir grīda, nevis griesti tam, ko iespējams paveikt ar zemu izmaksu satelītu apkalpošanas misiju,” sacīja Vilsons. “Mēs paveicām patiešām iespaidīgas lietas. Nonācām ļoti tuvu. Mani pilnībā sāpina tas, ka nespējām tikt tālāk.”

Starp citām novecojošām NASA astronomijas misijām ir Habla kosmiskais teleskops un Čandras rentgenstaru observatorija. Komerciāli priekšlikumi to apkalpošanai un orbītas paaugstināšanai jau ir izteikti, tostarp toreizējā komerciālā astronauta, bet tagadējā NASA administratora Džareda Aizakmena priekšlikums. NASA pagaidām nevienu no šiem piedāvājumiem neīsteno.

Link pēc navigācijas sistēmas pārbaudes, nonākot 10 kilometru attālumā no Swift, 25. septembrī iegāja atmosfērā. Swift uz laiku atsāka zinātniskos novērojumus, taču vēlāk šogad tam paredzēta ieiešana atmosfērā un sadegšana.

Domagals-Goldmans sacīja, ka Swift zaudēšana NASA zinātnes programmā rada “lielu caurumu”. Aģentūra tagad steidzami pārskata pieejamās iespējas, lai atrastu, ko varētu palaist kosmosā un izmantot Swift zaudēto spēju aizstāšanai.