I sei contatti tra il 13 e il 24 giugno hanno fornito chiaramente molti meno dati rispetto a quanto sperato, e l'obiettivo della squadra a terra è stato quello di migliorare questa situazione. Durante questo periodo, Rosetta era ad una distanza di circa 200 km dal nucleo di 67P, principalmente per evitare problemi con i sensori stellari nell'ambiente sempre più polveroso attorno alla cometa. In base ai parametri di telemetria sulla qualità del collegamento, questa distanza era al limite del raggio d'azione per poter stabilire un buon contatto con Philae.
Le antenne di Philae sono allineate con la direzione positiva dell' asse Z del veicolo spaziale, cioè rivolte verso l'alto quando il lander è posato correttamente sulle tre zampe. Maggiore è l'angolo tra Rosetta e l'asse +Z, più debole il segnale (idealmente, Rosetta dovrebbe volare sopra la posizione di Philae all'interno di un cono entro 20° dall'asse +Z per garantire il contatto ottimale). Tuttavia, l'orientamento di Philae presso il sito di atterraggio finale, Abydos, è tale che l'asse +Z è praticamente diretto verso l'interno della cometa. Ciò rende impossibile per Rosetta sorvolare Philae ad angoli inferiori a 30° dall'asse +Z, con immaginabili conseguenze per le comunicazioni. Un modo per migliorare la siyuazione sarebbe quello di ridurre la distanza tra i due veicoli spaziali (la potenza cresce con l'inverso del quadrato della distanza); tuttavia, consapevole dei pericoli posti dall'ambiente polveroso della chioma, il team RMOC ha spinto Rosetta verso a una distanza di sicurezza, abbassandola ogni 3-4 giorni a fine giugno e inizio luglio. Ad esempio, il contatto in data 24 giugno è ad una distanza di 180 km, mentre il contatto successivo era a 155 km il 9 luglio.
Immagine NAVCAM con l'ellisse in cui è contenuta Philae e le annotazioni "good view" e "bad view" riferite alle condizioni geometriche più o meno favorevoli alle comunicazioni con Rosetta. Credit: ESA/Rosetta/NAVCAM - CC BY-SA IGO 3.0
Oltre alla distanza variabile, la traiettoria di Rosetta e la rotazione di 67P facevano sì che l'orbiter diventasse visibile dal presunto punto di atterraggio di Philae a diverse latitudini ogni giorno cometario. Durante quelle poche settimane, l'intervallo in latitudine tra 0° e +55 ° N è stato coperto più volte. Dal momento che la comunicazione tra Rosetta e Philae non si è verificata ogni giorno cometario, è stato ipotizzato che ci fosse una dipendenza dalla latitudine; tuttavia, i contatti non hanno avuto luogo alla stessa latitudine ogni volta, quindi le caratteristiche topografiche locali potrebbero avere ostacolato il segnale in alcuni casi, complicando l'analisi. Inoltre, non è chiaro il motivo per cui i contatti - quando stabiliti - venivano così bruscamente interrotti; nel complesso, si stava rivelando difficile per il team pervenire a previsioni attendibili su quando ci sarebbero stati altri buoni contatti.
Rappresentazione della traiettoria di Rosetta rispetto alla superficie del nucleo (linee gialle e blu) e dei contatti stabiliti con Phlae a Novebre (in rosa) e a Giugno/Luglio (quadrati blu). Calcoli effettuati dal SONC Flight Dynamics, CNES. La mappa mostra la superficie del lobo minore e la grande struttura circolare al centro in basso è la regione di Hatmehit.
Credit: SONC Flight Dynamics/CNES.
I problemi al trasmettitore e l'alternativa CONSERT
Tra le problematiche incontrate, i dati limitati recuperati dalla MM di Philae durante i rari contatti hanno mostrato problemi di eccessiva corrente assorbita da parte della memoria di massa (MM). Inoltre, i TM in tempo reale del 19/20 giugno indicavano che, contrariamente alle attese, solo uno dei due ricevitori (RX2) era acceso e ulteriori analisi hanno mostrato che RX1 aveva subito un corto circuito sul suo ingresso ed era stato spento dalla protezione da sovracorrente hardware. A quel tempo, non vi era alcuna indicazione di problemi di hardware aggiuntivi di ricezione e la ridondanza avrebbe comunque garantito le comunicazioni. Tuttavia, dopo due settimane di silenzio successive alla comunicazione del 24 giugno, il team è giunto alla conclusione che anche il primo ricevitore doveva avere incontrato seri problemi.
Correnti assorbite dai ricevitori RX1 e RX2 a bordo di Philae. Si noti la drastica caduta su RX1 il giorno 97. - Credit: Philae Consortium/DLR/LCC
A questo punto sono state prese in considerazione varie alternative per ristabilire i contatti, dall'utilizzo di grandi radiotelescopi a terra per conmunicare direttamente con Philae al ricorso ad altri strumenti sensibili alle onde radio a bordo di Rosetta. Alla fine, quelle idee sono state scartate e si è deciso di provare a utilizzare lo strumento CONSERT, progettato per effettuare misurazioni sull'interno della cometa tramite segnali radio scambiati tra Rosetta e Philae. Lo strumento utilizza antenne separate e indipendenti dal sistema di comunicazione principale. Il problema, naturalmente, era che CONSERT non era acceso ma, fortunatamente, oltre alla modalità standard di attivazione, i comandi possono essere inviati a Philae "alla cieca" usando la cosiddetta modalità di backup TC (TCBM). In pratica, un piccolo numero di comandi vengono caricati sulla ESS di Rosetta e trasmessi ripetutamente per diverse ore sperando che vengano ricevuti, riconosciuti ed elaborati dal software a bordo di Philae, senza la necessità di stabilire il collegamento bidirezionale. L'idea era quella di utilizzare il TCBM per accendere CONSERT e obbligarlo ad ascoltare i segnali trasmessi dall'unità CONSERT di Rosetta; se questa risposta di CONSERT fosse stata ricevuta da Rosetta, questo avrebbe dimostrato che il ricevitore RX2 su Philae stava lavorando, altrimenti CONSERT non si sarebbe mai acceso.
Il primo tentativo di utilizzare TCBM per accendere CONSERT è stato effettuato il 5 luglio, ma senza successo. Un secondo tentativo, il 9 luglio, ha portato con grande sorpresa al ri-stabilimento di un collegamento bidirezionale tra Philae e Rosetta, durato 22 minuti (di cui 12 ininterrotti), il migliore finora! Un totale di 246 pacchetti sono stati ricevuti, praticamente l'intero giorno cometario, sia in tempo reale che memorizzati nella MM. Curiosamente, però, il ricevitore CONSERT di Rosetta non ha rilevato un segnale dal Philae contemporaneamente. I TM scaricati durante il contatto hanno rivelato che i comandi inviati in TCBM erano stati ricevute e CONSERT si era acceso, ma la sua sequenza di avvio si era fermata dopo circa 6 minuti, prima CONSERT iniziasse a trasmettere un segnale.
La complessa sequenza di eventi sui ricevitori e trasmettitri di Philae il 9 Luglio. Si noti la corrente molto bassa sul TX2 e la conseguente attivazione del TX1. - Credit: Philae Consortium/DLR/LCC
Da quello che si è capito, i comandi TCBM erano stati ricevuti da Rosetta poco dopo Philae si era avviato perchè esposto alla luce del sole, ma ci sono voluti altri 35 minuti prima che il collegamento a due vie venisse stabilito. Questo ritardo ha fatto sì che Philae passasse automaticamente al trasmettitore difettoso TX2, a causa di un corto circuito (vedi figura in basso). A questo punto, gli ingegneri hanno messo a punto una sorta di "pezza" software per aggirare il problema e usare in futuro solo TX1. Purtroppo, però, non ci sono stati ulteriori contatti dal 9 luglio, quindi non è stato possibile confermare se questa "patch" è stata caricata. Nel frattempo, coma abbiamo spiegato nell'articolo precedente, la cometa stava aumentando rapidamente l'attività avvicinandosi al perielio e la distanza tra Rosetta e Philae è stata aumentata, rendendo le eventuali comunicazioni ancora più difficoltose.
La copia funzionante dell'elettronica di Philae a Terra (Ground Reference Model) nel "Lander Control Centre"; viene usata per validare e testare l'attività del lander. - Credit: Philae Consortium/DLR/LCC
Dall'inizio di settembre, Rosetta è ancora in volo sopra l'emisfero settentrionale a una distanza immutata. Anche se le possibilità di contatto a tale distanza sono basse, Rosetta deve rimanere comunque in ascolto. Il 23 settembre, come spiegato nell'articolo preceente, Rosetta si allontanerà ad una distanza proibitiva. Parallelamente, gli ingegneri dedicato il tempo trascorso dall'ultimo contatto per condurre test approfonditi con l'hardware di potenza e di comunicazione, al fine di riprodurre il comportamento osservato. Con l'analisi dei dati ancora in corso, i pezzi del puzzle si stanno meticolosamente mettendo insieme per ricostruire gli scenari osservati. L'obiettivo è quello di definire la strategia più promettente per contattare Philae, da applicare dopo l'escursione lontana, quando si prevede che Rosetta tornerà a distanze molto più favorevoli per la comunicazione. Dal punto di vista termico e di potenza, Philae dovrebbe essere in grado di operare fino alla fine del 2015, perciò i tentativi continueranno almeno fino a quel momento.
L'impatto della maggiore attività cometa attorno al perielio è chiaramente sconosciuta: solo il tempo dirà se e come Philae è sopravvissuto. Le squadre di Philae e Rosetta hanno lavorato molto duramente negli ultimi mesi per cercare di riportare Philae allo stato operativo completo e questi sforzi continueranno sicuramente. Attualmente si ritiene che i problemi hardware siano probabilmente causati delle temperature molto basse vissute dal lander nei mesi immediatamente successivi suo atterraggio ma, dato che le comunicazioni sono state ristabilite il 13 giugno e poi, a intermittenza, in diverse altre occasioni, si spera che le sempre mutevoli condizioni termiche su cometa 67P permetteranno all'hardware ditornare in uno stato più stabile, riprendendo le misurazioni scientifiche senza precedenti di Philae dalla superficie della cometa, una parte fondamentale della missione generale di Rosetta.
Riferimenti: -
http://blogs.esa.int/rosetta/2015/09/11/understanding-philaes-wake-up-behind-the-scenes-with-the-philae-team/
Pacman
Nostradamus
Magical Cat Adventure
Snake