Nur wenige Missionen verkörpern die Maxime „Der Weltraum ist hart“ so deutlich wie die erste Demonstrationsmission von Atomos Space, bei der es dem Unternehmen mehr als einmal gelungen ist, den Rand einer Katastrophe zu überwinden.
Diese Demonstrationsmission mit dem Namen Mission-1 wurde am 4. März mit einer Falcon 9-Rakete von SpaceX in die Umlaufbahn gebracht. Die Ziele der Mission sind äußerst ehrgeizig: Die beiden Raumschiffe – ein Orbitaltransferfahrzeug namens Quark-LTE und ein Zielfahrzeug namens Gluon wird schließlich äußerst komplexe Manöver demonstrieren, darunter Rendezvous, Andocken, Orbitaltransfer und Auftanken im Orbit.
Das Unternehmen stand vor zwei Hauptproblemen im Zusammenhang mit der Kommunikation und der Rotationsrate des Raumfahrzeugs – und konnte beide Probleme (weitgehend) lösen, trotz enormer Einschränkungen, seltener Datenpakete und extrem begrenzter Bandbreite. (Tatsächlich so begrenzt, dass das Team seine Flugsoftware-Updates auf eine Textfolge beschränken musste, die nur 145 Zeichen lang ist.)
„Es war unerbittlich“, sagte Vanessa Clark, CEO und Mitbegründerin von Atomos, gegenüber Tech.
Der COO und Mitbegründer des Unternehmens, William Kowalski, stimmte zu. „Was es selbst in unserer Situation so schwierig macht, ist, dass wir versuchen, den Status eines sehr komplizierten Systems aus vielleicht 100 Bytes an Daten zu extrapolieren“, sagte er. „Es ist eine Menge, Sie raten darüber, was die Ursache dafür ist, und wissen, dass einige dieser Vermutungen Sie auf einen Weg führen könnten, von dem Sie sich nie wieder erholen.“
Die Probleme begannen nur wenige Stunden, nachdem die beiden miteinander verbundenen Raumschiffe von der Oberstufe der Falcon 9 aus gestartet waren. Der Einsatz war nominell und Atomos erhielt seinen ersten Ping vom Raumschiff sieben Minuten nach dem Einsatz. Die Stimmung war feierlich.
Doch dann vergingen 40 Minuten, bis die Firma den nächsten Ping bekam. Dann noch zwei Stunden danach. Dann acht Stunden.
Atomos erwartete alle paar Minuten Datenpakete.
„Das Schlechteste [day] „Es war der Montag, als wir an diesem Abend starteten“, sagte Kowalski. „Es war 11 Uhr nachts, ich und der Chefingenieur waren da … und wir haben nichts gehört und dachten nur: Haben wir versagt? Sind sie gestorben? Wir haben es versucht und es hat einfach nicht funktioniert. Das war wirklich ein Schlag ins Gesicht.“
Die Missionsleiter identifizierten die Grundursache erst 24 bis 48 Stunden nach dem Einsatz und taten dies mit Hilfe eines anderen Unternehmens mit Vermögenswerten im Orbit. Nachdem sie einige Fäden gezogen hatten, konnten sie mit dem Chefsystemingenieur des Satellitenkommunikationsunternehmens Iridium telefonieren. Die Raumsonden nutzten von Iridum bereitgestellte Modems und nutzten zusätzlich die Iridium-Konstellation als Relaissatelliten. Die Raumschiffe von Atomos bewegten sich zu schnell und in direkter Gegenrichtung, so dass sie den Daten-„Handshake“ mit diesen Iridium-Satelliten nicht durchführen konnten, um Informationen tatsächlich zurück zur Erde zu übertragen.
Die Atomos-Ingenieure führten schließlich eine Reihe von Software-Updates durch, die den Arbeitszyklus der Funkgeräte aufhoben und die Wiederherstellungsmodi im Raumschiff so änderten, dass das Funkgerät immer eingeschaltet war, selbst wenn sich das Raumschiff in einem Energiesparzustand befand.
Als die Ingenieure versuchten, das Kommunikationsproblem zu beheben, standen sie jedoch vor einem anderen Problem: Die Raumschiffe taumelten mit einer extrem schnellen Geschwindigkeit von 55 Grad pro Sekunde (sie waren für eine Rollgeschwindigkeit von bis zu 5 Grad pro Sekunde ausgelegt). Darüber hinaus drehten sich die Raumsonden langsam, sodass die Solaranlagen nicht mehr der Sonne zugewandt waren. Das bedeutete, dass es ein Wettlauf gegen die Zeit war – und gegen die völlig leeren Batterien der Raumschiffe.
„Wir hatten zwei Grafiken“, sagte Kowalski. „Wir haben unseren Energietrend grafisch dargelegt, wenn wir glauben, dass wir dann auf die Sonne gerichtet sein würden [at] Normalleistung und unsere Enttäuschungsrate. Es ging darum, die Detumble-Rate auf Null zu bringen, bevor die Leistung auf Null geht.“
Das Problem wurde durch die begrenzte Kommunikation noch verschärft; Die Teams bemerkten erst am vierten Tag nach dem Einsatz, dass etwas nicht stimmte, und das Raumschiff konnte neue Befehle nur zwischen langen Zeiträumen verarbeiten, in denen es im Wesentlichen zu Kommunikationsausfällen kam.
Langsam, über einen Zeitraum von mehreren Tagen, gelang es ihnen, das Raumschiff abzubremsen. Das Team errang einen weiteren großen Erfolg, als es ihm gelang, Kommunikation mit hoher Bandbreite einzurichten, eine Raum-zu-Weltraum-Verbindung auf dem Quark-LITE, die über das Inmarsat-Netzwerk kommuniziert. Das Unternehmen unternahm am Donnerstag den ersten Versuch, auf die Kommunikation mit hoher Bandbreite zuzugreifen, und hielt sechs Minuten lang erfolgreich die Kommunikation mit dem Raumschiff aufrecht.
In diesem Zeitraum erhielten die Missionscontroller 17-mal mehr Daten als seit dem Start. Dies hat den Missionsleitern riesige Mengen an Daten über den Zustand des Raumfahrzeugs geliefert. Nicht alle Nachrichten waren positiv – einer der Akkus des OTV wurde durch das aggressive Radfahren schwer getroffen, und es scheint, als müsste das GPS an Bord eines der Raumschiffe zurückgesetzt werden –, aber das seien einfache Lösungen, sagte Clark.
Bis Dienstag oder Mittwoch will das Unternehmen mit der Inbetriebnahme des Antriebssystems beginnen. Wenn alles nach Plan verläuft und die Ingenieure feststellen können, dass das Propellersystem Ausrichtungsgenauigkeit und Kontrolle bietet, werden sie die Drehmomentstangen und Reaktionsräder abschalten. Das Unternehmen will die Raumsonde in etwa einem Monat trennen und bis Ende Juni alle Missionsziele erreichen.
Kowalski und Clark führen den Erfolg des Startups teilweise auf die Tatsache zurück, dass es stark vertikal integriert ist. Das Team, das in der ersten Woche nach dem Einsatz eine 100-Stunden-Woche absolvierte, konnte sein umfassendes Wissen über das Design des Raumfahrzeugs einbringen, um die aufgetretenen Probleme zu lösen.
„Es war offensichtlich sehr schmerzhaft, aber es ist so, als würde der CEO von Nvidia sagen: ‚Ich wünsche Ihnen viel Leid.‘ Wir haben das durchgemacht und es war im Moment nicht großartig, aber jetzt, wo wir mittendrin sind, sind wir definitiv erfolgreicher“, sagte Clark.