Piszę ten artykuł z lotniska we Frankfurcie, wracając z ostatniej podróży służbowej do ESOC, gdzie wczoraj pomyślnie wykonano pierwszy manewr misji Hera w głębokim kosmosie, wprowadzając statek kosmiczny na trajektorię międzyplanetarną. Oznacza to koniec tak zwanej „fazy rozruchu na orbicie bliskiej Ziemi”, ale może będzie lepiej, jak zacznę od początku. 

Koncepcja misji Hera narodziła się na początku XXI wieku i kilkakrotnie zmieniała nazwę w trakcie swojej ewolucji, ale ostatecznie, na posiedzeniu Rady Ministerialnej w 2019 r., ta ambitna misja została zatwierdzona i wtedy też rozpoczęto fazę jej wdrażania. Głównym celem misji jest obrona planetarna, a w szczególności badania nad techniką impaktora kinetycznego. Sonda Hera zbliży się do binarnego układu asteroid Didymos i zbada wpływ uderzenia statku kosmicznego DART (własności NASA) na księżyc tego układu. Celem wspomnianego przedsięwzięcia jest zrozumienie, jak należy bronić Ziemi na wypadek powtórki tego, co stało się w swoim czasie z dinozaurami. Aby móc osiągnąć swój główny cel, Hera potrzebowała najnowocześniejszego autonomicznego systemu naprowadzania, nawigacji i sterowania (GNC), który umożliwiłby jej przeprowadzanie operacji zbliżeniowych w nieprzyjaznym środowisku, z dala od Ziemi oraz z nieznanym i trudnym do przewidzenia polem grawitacyjnym. 

Cztery lata to okres, w którym przedsiębiorstwa z branży, wraz z Europejską Agencją Kosmiczną, musiały zaprojektować, opracować, zbudować i przetestować nowy statek kosmiczny, z wykorzystaniem całkiem nowych technologii, zwłaszcza tych związanych z GNC. W ramach GMV utworzono zespół, który opracował nowe standardy, nowe procesy i nowy, zwinny sposób pracy... a wszystko to w trakcie normalnego rozwoju podsystemu GNC. Czy słyszeliście kiedyś wyrażenie „budowanie samolotu w locie”? Pomimo braku zaufania ze strony świata zewnętrznego zespołowi GMV udało się opracować oraz dostarczyć doskonały produkt, w związku z czym latem 2024 roku jego członkowie mogli z dumą opowiadać o swoich osiągnięciach i byli przekonani co do tego, że ich przygoda dobiegła końca... To był jednak dopiero początek!

Zgodnie z umową firma GMV miała wspierać tzw. LEOP i NECP („fazę startu i wczesnej orbity” oraz „fazę rozruchu na orbicie bliskiej Ziemi”). Czas trwania LEOP jest bardzo ograniczony a w przypadku misji Hera wyniósł zaledwie 3 dni. Głównym celem tej fazy jest pierwszy kontakt ze statkiem kosmicznym po starcie oraz sprawdzenie, czy wszystkie jego podstawowe jednostki działają prawidłowo. Na tym etapie prowadzony jest całodobowy nadzór z Ziemi, gdyż zespół ds. realizacji misji Hera musi być w stanie szybko reagować na wszelkie możliwe anomalie. Być może zauważyliście, że tym razem odniosłem się do zespołu ds. realizacji misji Hera, podczas gdy wcześniej wspominałem tylko o zespole z GMV. Nadal nie jestem do końca pewien, kiedy to się stało i najprawdopodobniej zaczęło się jeszcze przed latem 2024 roku, ale Europejska Agencja Kosmiczna oraz firmy z branży w jakiś sposób wspólnie stworzyły solidny, zjednoczony zespół, przełamując wszystkie bariery standardowych interfejsów. Wszyscy mieliśmy ten sam cel: rzucić wyzwanie zasadom „starego kosmosu” (np. czas rozwoju, koszty), aby cud misji Hera stał się rzeczywistością. Ta koncepcja stawała się dla mnie coraz jaśniejsza podczas symulacji LEOP. Począwszy od czerwca, zespół ds. realizacji misji Hera kilkakrotnie podróżował do ESOC (Europejskiego Centrum Operacji Kosmicznych), aby symulować scenariusz LEOP. Oczywiście symulacja ta była bardzo realistyczna i pełna błędów, które zostały wstrzyknięte przez menedżerów SIM w celu ćwiczenia naszych umiejętności rozwiązywania problemów. Byliśmy gotowi na fazę LEOP, a co ważniejsze, stworzyliśmy i skonsolidowaliśmy zespół, w którym znaliśmy się nawzajem, znaliśmy swoje umiejętności oraz ograniczenia i byliśmy pewni naszych możliwości – możliwości zjednoczonego zespołu Hera.

W końcu zbliżamy się do 7 października 2024 r. – dnia, na który zaplanowano start misji, ale wszystko wskazuje na to, że jakaś siła wyższa nie chciała, aby Hera została wystrzelona w kosmos. Statek kosmiczny czekał już w stanie gotowości na przylądku Canaveral na Florydzie, jednak rakieta nośna Falcon 9, po niewiarygodnie długiej sekwencji udanych startów, została ostatecznie uziemiona na skutek zajścia jakiegoś problemu. Na kilka dni przed nominalną datą startu FAA zezwoliła Herze na start i wciąż pamiętam twarze członków zespołu, na których pojawił się ogromny uśmiech, jakby na znak tego, że nasza misja naprawdę zaraz ujrzy światło dzienne. Ale uśmiechy te nie trwały zbyt długo, ponieważ w pobliżu portu kosmicznego zaczął formować się huragan o nazwie Milton, co zakrawało na prawdziwy kataklizm! Huragan miał nadejść kilka dni później, ale warunki pogodowe już wtedy uniemożliwiały start, dlatego dzień przed nim mieliśmy 85% prawdopodobieństwa tego, że nie uda się go zrealizować.

Dzień 7 października. Pewien znajomy powiedział mi kiedyś, że szanse na wygraną na loterii wynoszą 50%, ponieważ istnieją tylko 2 możliwe wyniki: wygrana lub przegrana. Powiedziałem o tym zespołowi rano w dniu startu, ponieważ 50% brzmiało znacznie lepiej niż 15%. Potem wydarzyło się coś niesamowitego... ta sama niewidzialna siła, która wydawała się uziemić Herę, zmieniła nagle zdanie i na kilka godzin przed nominalnym startem szanse na jego powodzenie zaczęły powoli rosnąć. Liczba 15 zamieniła się w 20, która z kolei przekształciła się w 30, a następnie zaczęły mieć zastosowanie „wątpliwe” statystyki mojego przyjaciela i – nawet nie mieliśmy czasu, aby zdać sobie z tego sprawę – dokładnie o godzinie 16.52 i 11 sekund... Hera została wystrzelona w kosmos. Czyli tego samego dnia, który został ustalony kilka miesięcy wcześniej, z jednodniowym wyprzedzeniem względem harmonogramu przewidzianego w umowie podpisanej w 2020 roku. Należy również wspomnieć o wsparciu pracowników z ramienia GMV, którzy udali się na Florydę, aby być świadkami tego startu, a także całego zespołu GMV, który miał kluczowe znaczenie dla rozwoju GNC i który uczestniczył w wideokonferencji na żywo z Hiszpanii, Rumunii i Portugalii.

Rozpoczyna się faza LEOP. Mamy już nominalną akwizycję sygnału i – poza kilkoma fałszywymi alarmami i korektami, które należało wprowadzić – jedna po drugiej wszystkie jednostki stopniowo budzą się, przeciągają i zaczynają idealnie funkcjonować! Statek kosmiczny pozostawał przez kilka godzin w tak zwanym trybie przetrwania GNC, z minimalnym zestawem jednostek GNC w pętli. Później nadszedł czas na użycie bardziej zaawansowanych i złożonych jednostek, takich jak Star Tracker i Momentum Control Wheels. Wszystko przebiegło zgodnie z planem, a my byliśmy tak daleko przed harmonogramem, że włączyliśmy do naszego planu również dodatkowe działania, takie jak odpalanie każdego pędnika, jeden po drugim, testowanie ich zachowania, a także reakcji statku kosmicznego na ich działanie (słynne, mrożące krew w żyłach tryby elastyczne). Faza LEOP zakończyła się nie wybuchem, ale łkaniem... pełnym wzruszenia głosem oznajmiającym, że: „LEOP dobiegła końca i zakończyła się sukcesem”. Tak naprawdę dotarło to do mnie kilka godzin później, w pokoju hotelowym, i muszę przyznać, że cieszę się z tego, ponieważ widok mnie, zalewającego się łzami, byłby dla wszystkich dość krępujący. Była to jedna z najpłynniej przebiegających faz LEOP wszech czasów, bez większych problemów... nawet w symulacjach nigdy wystąpił tak płynny scenariusz. I wtedy ogarnęły mnie wątpliwości... Czy znacie „Matrix”? Ale to nieistotne. Jeśli to sen, to proszę, nie budźcie mnie.

Pamiętam mój pierwszy rok studiów w Forlì, w Bolonii. Udało mi się zdać wszystkie egzaminy z najwyższymi wynikami, ale pozostawał jeszcze ten ostatni... Rozpierała mnie radość, ale pomyślałem sobie, że to może być idealne zwieńczenie całości, swoista wisienka na torcie. W lipcu 2007 r. wziąłem udział w tym egzaminie, a w czwartek 10 października 2024 r. Sonda Hera przeszła do historii, demonstrując w locie najbardziej zaawansowaną technologię autonomicznej nawigacji opartej na wizji, jaką kiedykolwiek opracowano w ramach misji ESA. Faza LEOP dobiegła końca, ale kiedy tworzy się tak potężny zespół, trzeba spodziewać się nieoczekiwanego. Bazując na pomyśle ESA, rozpoczęliśmy prace nad dostosowaniem autonomicznej technologii Hera GNC (która miała zostać wykorzystana na asteroidzie Didymos) do scenariusza Ziemia–Księżyc. Jedynym celem była jego walidacja, ale problem polegał na tym, że adaptacja wspomnianego scenariusza nie była łatwa, a w miesiącach poprzedzających start mieliśmy inne priorytety. Nie wspominając o tym, że względna prędkość sondy Hera względem Ziemi była taka, że test ten mógł zostać przeprowadzony tylko 1 lub 2 dni po LEOP, gdzie spodziewaliśmy się znacznie większych problemów niż testowanie nowej technologii. Niemniej jednak ostatecznie nadeszła tamta pamiętna noc... i była magiczna. Test miał być wstępnie zaplanowany podczas nocnego przejścia komunikacyjnego, bez obecności żadnej osoby przy konsoli, ale tej nocy Dedykowany Pokój Kontrolny wypełniony był ludźmi z branży, kontrolerami statków kosmicznych, ekspertami od dynamiki lotu. Nie da się wyrazić słowami naszego podekscytowania, gdy w końcu naszym oczom ukazał się pierwszy obraz Ziemi pochodzący z kamery sondy Hera i mieliśmy dowód na to, że został on pomyślnie wykorzystany przez jej autonomiczne algorytmy... była to autentyczna wisienka na torcie.

Powróćmy teraz do początku tego artykułu – ostatniego etapu wspomnianych pierwszych dni na orbicie, manewru w głębokiej przestrzeni kosmicznej. Poprzez tę operację zamykającą etap NECP, Hera – za pomocą własnych pędników – musiała pracować przez prawie 2 godziny, aby ustawić się na nowej trajektorii, która doprowadzi ją na Marsa w marcu 2025 roku. Po wykorzystaniu swojego ciągu grawitacyjnego skieruje się w stronę Didymosa, co ma stanowić niezwykle ekscytującą fazę operacji zbliżania do asteroid.

Wczoraj ktoś zapytał mnie, czy – patrząc wstecz– mogę powiedzieć, że było warto... cała włożona praca, całe osobiste zaangażowanie, całe to cierpienie i zmagania... W końcu mogę się uśmiechnąć i powiedzieć: „tak, było warto!”. Warto było przyczynić się do powstania tego niesamowitego dzieła inżynierii, które teraz podróżuje w kosmos... Warto było być częścią zespołu Hera.

Autor(ka): Andrea Pellacani