Spin-Kontrolle: Starfish Space nutzt Magnetismus, um die Todesspirale des Satelliten zu stoppen

Zweieinhalb Monate, nachdem die erste Orbitalmission von Starfish Space am Rande des Scheiterns stand, weil ihr Otter-Pup-Satellitenandocksystem einen wilden Sturz erlitt, sagt das in Kent, Washington ansässige Startup, dass es die Drehung gestoppt hat und mit den Vorbereitungen fortfährt um sich mit einem anderen Satelliten zu treffen.

Missionsleiter müssen immer noch sicherstellen, dass Otter Pup funktionsfähig ist, und sie müssen immer noch einen Satelliten identifizieren, mit dem sie eine Verbindung herstellen können. Aber Austin Link, Mitbegründer von Starfish, sagte, das Team habe die größte Hürde überwunden: ein Raumschiff, das sich mit einer Geschwindigkeit von etwa einer Umdrehung pro Sekunde gedreht hatte, „abzustürzen“.

„Dies ist das erste Mal, dass wir als Unternehmen etwas wirklich Einzigartiges und wirklich Außergewöhnliches im Weltraum getan haben“, sagte Link gegenüber GeekWire. „Das war nicht das, was wir uns mit dieser Mission vorgenommen hatten. Das haben wir noch vor uns. Aber das ist für mich ein weiterer Beweis dafür, wie aufgeregt ich bin, mit all den unglaublichen Leuten bei Starfish zusammenzuarbeiten.“

Die Herausforderung begann kurz nachdem Otter Pup und Dutzende anderer Raumschiffe am 12. Juni von einer Falcon 9-Rakete von SpaceX in die erdnahe Umlaufbahn geschickt wurden Orbitaler Weltraumschlepper.

Dieser Raumschlepper sollte dann als Ziel für eine monatelange Demonstration dienen, die zeigt, wie sich Otter Pup – und schließlich der Otter in Originalgröße von Starfish – zu Wartungszwecken mit anderen Raumschiffen treffen und andocken kann.

Leider geriet der Raumschlepper nach der Trennung von der Oberstufe der Falcon 9, an der noch Otter Pup befestigt war, ins Trudeln. Die Missionsleiter trafen eine Notfallentscheidung, Otter Pup sofort freizulassen, doch das Raumschiff von Starfish stürzte weiter. Der Luftwiderstand verlangsamte diesen Sturz etwas; Dennoch machte sich das Starfish-Team Sorgen um die Fähigkeit des solarbetriebenen Raumschiffs, sich selbst wieder aufzuladen.

„Es ist entmutigend, wenn man so viel Mühe in eine Mission steckt und sie am Ende in Gefahr gerät“, sagte Link. „Ich meine, der Otterwelpe ist während des Enttaumelvorgangs zweimal gestorben, und dann ist er zufällig wieder zum Leben erwacht.“

Um die Drehung zu stoppen und die Solaranlagen wieder auf die Sonne auszurichten, entwickelten die Ingenieure von Starfish einen Algorithmus, der die Wechselwirkung zwischen dem Erdmagnetfeld und drei magnetisierten Torsionsstäben auf Otter Pup nutzte. Bei den Stäben handelt es sich im Wesentlichen um Elektromagnete, die ein- und ausgeschaltet werden können, um die Rotation eines Raumfahrzeugs zu verlangsamen (oder zu beschleunigen).

„Das Erdmagnetfeld zeigt im Weltraum in eine bestimmte Richtung, und wenn sich Ihr Satellit dadurch dreht, ändert sich die Art und Weise, wie Sie Ihre Torsionsstäbe einschalten müssen“, sagte Link. „Wenn Ihr System eine Verzögerung von einer Sekunde hat, dann ist das in Ordnung, wenn Sie sich um 5 Grad pro Sekunde drehen. Aber wenn man sich um 300 Grad pro Sekunde dreht, ist man weit von der Ausrichtung entfernt, von der man dachte, dass das Magnetfeld ausgerichtet wäre.“

Die Ingenieure von Starfish entwickelten einen Softwarecode, der die Ausrichtung etwa zehnmal pro Sekunde überprüfte, und testeten den Code wochenlang unter simulierten Weltraumbedingungen. „Wir haben superschnelle technische Entscheidungen getroffen … und dann hat man gesagt: OK, das hat funktioniert, oder das hat nicht funktioniert“, sagte Link. „Es war wirklich ziemlich rasant und aufregend.“

Ende Juli lud das Team den Code für einen 30-minütigen Testlauf hoch und wartete auf die Ergebnisse. Link sagte, er und Trevor Bennett, der andere Mitbegründer von Starfish, hätten eine Wette darauf abgeschlossen, wie viel Verbesserung sie nach dem Test sehen würden. „Es endete genau zwischen unseren Wetten“, erinnerte sich Link.

Sobald sie konnten, luden die Ingenieure einen weiteren Code-Stapel für einen dreistündigen Lauf hoch. Dadurch sank die Spinrate auf Null.

„Es ist uns gelungen, den Otterwelpen stabil zu halten und ihn in Richtung Sonne zu richten, damit er sich nicht auf dem Weg dreht“, sagte Link. „Ich gebe zu, es ging viel schneller, als ich erwartet hatte, dass wir es schaffen würden.“

Das Team von Starfish wurde von Partnern unterstützt, darunter Astro Digital, das den Rahmen von Otter Pup entsprechend den Anforderungen von Starfish baute; Advanced Solutions Inc., eine Tochtergesellschaft von Rocket Lab, die einen Teil der Bordflugsoftware von Otter Pup beigesteuert hat; und Vast sowie sein Launcher-Team, das den Raumschlepper Orbiter SN3 bereitstellte.

Chris Biddy, Mitbegründer und CEO von Astro Digital, sagte gegenüber GeekWire, dass die Rettung von Otter Pup „eine große Wiederherstellungsmaßnahme und die schwierigste war, an der wir je beteiligt waren“.

„Die Dinge können sehr seltsam und beängstigend werden, wenn ein Satellit nicht dreiachsig gesteuert wird und sich mit Geschwindigkeiten dreht, die fast das Hundertfache der normalen Geschwindigkeit betragen“, sagte Biddy in einer E-Mail. „Außerhalb der Nenntemperaturen, Stromerzeugung und Kommunikation stellen unter diesen Bedingungen eine große Bedrohung für das Überleben des Satelliten dar.“ Davon vollständig genesen zu sein und den Satelliten nun unter dreiachsiger Kontrolle zu haben, ist eine große Erleichterung und ein Beweis für die beteiligten Teams und das Design der Hardware.“

Das Starfish-Team muss noch herausfinden, ob Otter Pup die Dinge tun kann, die es tun muss.

„Es war nie dafür konzipiert, sich so schnell zu drehen“, sagte Link. „Es traf Bedingungen ein, die den Satelliten möglicherweise auf verschiedene Weise belastet haben. Wir müssen eine Reihe verschiedener Teile testen und einschalten, und das ist ein Prozess, den wir durchgeführt haben und den wir auch weiterhin durchführen werden. Wir müssen sehen, ob alles so funktioniert, wie es für den Satelliten erforderlich ist, um Annäherungsoperationen durchzuführen, um vielleicht zu versuchen, an einen anderen Satelliten anzudocken.“

Starfish sucht außerdem nach einem weiteren Satelliten, der als Ziel für die Mission dienen kann. Das ursprüngliche Ziel, Orbiter SN3, ist aufgrund der erlittenen Anomalie nicht im Bilde.

„Selbst wenn wir beide Dinge gut machen, bedeutet das nur, dass wir die erste Mission erfüllen können, die bereits eine wirklich anspruchsvolle Mission war“, sagte Link. „Hier liegen also definitiv Hürden vor uns. Aber auf seltsame Weise ist es aufregend. … Der Ingenieur in Ihnen liebt es einfach, wahnsinnig schwierige Probleme zu lösen.“

Während die Otter Pup-Saga weitergeht, behält Link das Gesamtbild im Auge.

„Es ist ein großartiger Moment für das Team, die Satelliten aus dem Verkehr zu ziehen, und was das als technische Errungenschaft bedeutet“, sagte er. „Aber es ist auch ein großartiger Moment, da wir die Chance bekommen, unsere Otter Pup-Mission fortzusetzen. Wenn wir in der Lage sind, um einen anderen Satelliten zu tanzen oder sogar an einen anderen Satelliten anzudocken, dann ebnet das den Weg für den Otter in der Zukunft – und ebnet den Weg dafür, dass Menschen regelmäßiger und häufiger mit Satelliten interagieren im Orbit.“

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