Dansk timing af landing på Saturns måne

Et stykke dansk udviklet elektronik spiller en hovedrolle, når en sonde for første gang i rumhistorien skal bringes til landing på Titan, den største af månerne omkring Saturn, planeten med de karakteristiske ringe. Titan er blandt andet interessant, fordi den er af omtrent samme størrelse som Jorden og desuden – i modsætning de fleste andre himmellegemer i Solsystemet – har en atmosfære. Dermed er der gode chancer for, at en landing på Titan kan tilføje nye brikker til forståelsen af betingelserne for biologisk liv. Mange astronomer mener, at Titan kan minde om Jorden for nogle millioner år siden – før livet begyndte.

Den europæiske rumfartsorganisation ESA har udviklet og fremstillet sonden Huygens, der er med ombord på amerikanske NASAs Saturn-mission Cassini. Allerede sommeren 2004 når Cassini frem til Saturn, men først i januar 2005 vil det amerikanske rumfartøj være i en position, hvor det bliver muligt at slippe den europæiske landingssonde løs. Det bliver sandhedens øjeblik for et markant stykke dansk ingeniørkunst.

”Der vil gå i omegnen af 22 døgn fra Huygens slippes løs, til den når Titans atmosfære. Da sonden ikke selv kan producere strøm, men udelukkende har sine batterier at trække strøm fra, er den nødt til at være i dvale, indtil den når frem til Titans atmosfære. Det eneste, der vil være tændt, er den timer-enhed, som vi har udviklet. Timeren skal så ”vække” alle de øvrige enheder og instrumenter ombord, når sonden når frem til Titan”, forklarer ingeniør Hans Jensen, Terma A/S, som har ledet udviklingen af timeren.

 

Timer er uundværlig

Den helt store udfordring i projektet har været, at da Cassini blev sendt af sted fra Jorden for syv år siden, var det umuligt at forudberegne, præcis hvor lang tid Huygens rejse fra moderrumskibet til Titan ville vare. De 22 døgn er absolut et cirkatal. Dermed kunne man ikke bare hjemmefra indstille timeren til at vække det øvrige elektronik ombord efter et bestemt tidsrum.

Omvendt ville man heller ikke kunne undvære at have en timer ombord. Man kan ikke styre Huygens fra Jorden. Sonden har ikke nogen radiomodtager ombord – den kan kun sende.

Først når Cassini er kommet ind i sit kredsløb omkring Saturn, bliver det muligt at beregne Huygens selvstændige rejsetid mere nøjagtigt. Når man har et tilstrækkeligt sikkert tal for rejsetiden, sendes en serie kommandoer fra Jorden til Cassini, som så programmerer den dansk udviklede timer til at slå til efter dette tidsrum.

Da timeren er meget kritisk for missionen er den opbygget redundant – den består reelt af tre uafhængige timere. Det betyder for det første, at hvis en af timerne bryder sammen, vil de andre to stadig være der, og for det andet, at hvis en enkelt timer skulle vise helt forkert, så vil de to andre sammen finde frem til den rigtige løsning. De tre timere stemmer simpelthen – på demokratisk vis – om, hvad der er den rigtige tid. Når to timere er enige om, at det indprogrammerede tidsinterval er gået, så udløses den serie af kommandoer, som vækker hele Huygens til live.

 

Kort, men effektiv levetid

Landsætningen af Huygens kommer ikke til at ligne de landsætninger af sonder og rovere, som kendes fra Mars. På grund af Titans tykke, skyfyldte atmosfære er kendskabet til overfladen meget lille. Derfor ville det under alle omstændigheder være svært at planlægge en vellykket landing. Samtidig er betingelserne for produktion af strøm særdeles dårlige. Først og fremmest på grund af den store afstand til Solen, men også på grund af den tykke atmosfære.

Derfor er Huygens planlagt sådan, at missionens succes på ingen måde afhænger af, at fartøjet overlever mødet med Titans overflade. Proben kommer til at befinde sig i Titans atmosfære i ca. tre timer, og i denne tid vil den indsamle en lang række oplysninger om atmosfærens kemi og om overfladens beskaffenhed. Alle disse data transmitterer den til moderrumskibet Cassini, som senere overfører dem til Jorden. Blandt andet vil Huygens optage over 1.000 billeder.

Hvis Huygens overlever mødet med Titans overflade vil det være en tillægsgevinst. Så vil proben blive ved med at indsamle data og transmittere dem til Cassini. Men kun i en times tid. Så vil den sidste strøm på de fem batterier være brugt op.

Med andre ord får Huygens kun en ”aktiv” levetid på omkring tre-fire timer. Dette er også grunden til, at sonden ikke har en radiomodtager ombord. Da det vil tage ca. en time for et radiosignal at nå frem fra Jorden – og dermed to timer at få svar fra sonden – vil det have meget begrænset værdi at kunne kommunikere med Huygens.

Ud over timeren har Terma leveret en række convertere (strøm-omformere) til Huygens.

”Det har været en utroligt spændende opgave, som vi kun har kunnet løse ved at sætte os dybt ind i hele formålet med og opbygningen af missionen”, siger Hans Jensen.

”Selve timeren er et helt unikt udviklingsprojekt. Jeg kan ikke umiddelbart forestille mig nogen anden anvendelse for den, bortset fra eventuel genbrug til en lignende mission. Men alligevel har der allerede været spin-off på projektet, fordi vi har kunnet bruge nogle af de teknikker, vi har anvendt til at udvikle timeren, i andre sammenhænge”.

Læs også artiklen ”Getting closer to the Lord of the Rings” (klik på linket ude til højre), som beskriver Huygens-missionen og Titan nærmere.