Eellugu sellele kulminatsioonile saab peaaegu alati alguse ühest kena liivaranna ja mitmete hotellidega, peamiselt turismist elatuva linnakese – Noordwijki – külje alt. Just seal, muuhulgas ka natuke all- pool merepinda, asub Euroopa Kosmoseuuringute ja Tehnoloogia Keskus ESTEC (European Space Research and Technology Centre).
ESTECi kompleks avati 1968. aastal ning sinna on koondatud ESA kompetents kõikide kosmosemissioonide etappide jaoks: teadlased, projektijuhid, insenerid, juristid, haridusspetsialistid ning muu teenindav personal, praegusel hetkel kokku ca 1500 töötajat. Samuti on kohapeal vajalik infrastruktuur missioonide etappide läbiviimiseks. See koosneb mitmetest laborikompleksidest, testimiskeskusest ning nende tugistruktuuridest. Lisaks sellele asub ESTECis ka ESA tehnoloogiasiirde keskus ning kosmosetehnoloogiatega seonduvate ettevõtete inkubaator.
Kosmosemissiooni elukaar: Missiooni sünd
Iga kosmosemissioon algab ideest teaduslikuks uurimustööks või (kommerts-) rakenduseks. Koos tööstuspartneritega töötavad ESTECi insenerid välja esialgse optimaalse missiooni ja riistvara ülesehituse. Selles faasis, kui idee on ainult paberil, leitakse esialgsed optimumid missiooni maksumuse ja saadavate tulemuste jaoks. Selle ülesande efektiivseks lahendamiseks
– interdistsiplinaarse meeskonna töö hõlbustamiseks – on loodud spetsiaalne töökeskkond: ruumid, arvutid, tarkvara ehk CDF – Concurrent Design Facility, mida võiks tõlkida kui üheaegse projektijuhtimise meetod. See võimaldab reaalajas ehitada satelliidi mudelit ning simuleerida kõikide alamsüsteemide tööd, hinnata maksumust ning riske. CDFi idee on olla interdistsiplinaarne suhtluse infrastruktuur, mis võimaldab eri valdkondade inseneridel ja projektijuhtidel lühikese ajaga kokku panna töötavaid ja maandatud riskidega lahendusi. CDF võimaldab projekteerimissessioonidest osa võtta ka füüsiliselt eri paigus asuvatel spetsialistidel – selleks on CDFis ka videokonverentsi vahendid.
Tüüpiliseks näiteks võib lugeda juhust, kus satelliidi mootorite eest vastutav insener varieerib mootorite disaini mõnes CADi lahenduses. Tänu CDFi tarkvara integreeritusele näeb toimunud muudatusi kohe satelliidi mehaaniliste tugistruktuuride eest vastutav insener ning arvutab välja satelliidi uued resonantssagedused, soojusvood vms. Samuti jõuab muutus automaatselt energiakulu ja massi arvesta va inseneri töölauale. Omad järeldused teeb ka missiooni planeerimise spetsialist, kui muutus mõjutab satelliidi orbiiti ning sellest lähtuvalt ka sideseansside kestvust. Kõik muutused kajastuvad riskihindaja töölaual, sest kosmosemissioonide eripära tõttu (puudub võimalus orbiidile toimetatud seadet parandada) võetakse riskide haldamist tõsiselt.
Võimaluse korral kasu tatakse uue satelliidi jaoks juba olemasolevaid ja kosmoses testitud komponente ja süsteeme. Sellest lähtuvalt saab projekti eelarvega tegelev spetsialist CDFi sessiooni käigus ka reaalajas hinnata näiteks eelpool mainitud muutuse kajastumist projekti eelarves. Kogu kirjeldatud protsess võimaldab projektijuhil omada reaalajas üldpilti missiooni erinevatest aspektidest.
Missiooni areng – projektijuhid
Kosmosemissioonide eripära tõttu on ESTECi projektimeeskonnalt nõutavate oskuste spekter hirmuäratavalt lai. Meeskonna põhitöödeks on missioonile esitatavate nõuete koostamine, hangetele laekunud pakkumuste hindamine nii teaduslikust, finantsilisest kui ka inseneeria aspektist ning ettevõtete ja uurimisinstituutidega sõlmitud lepingute pedantne jälgimine. Kõike seda vaeva nähakse selleks, et missiooni jaoks valmiv süsteem, mis sisaldab lisaks satelliidile ka maapealseid sideseadmeid ning andmetöötlemise algoritme, dokumentatsiooni riistvara ja protseduuride kohta, valmiks õigeaegselt ning täidaks juba orbiidil olles seatud eesmärgid. Samuti võimaldaks efektiivselt, süsteemi anomaalse käitumise korral, viga diagnoosida ja kõrvaldada.
Hea näide ratsionaalse projekti käigust on Rosetta missioon, mille raames läkitati satelliit uurima 67P Rosetta nimelist komeeti 2004. aastal. Tänu missiooni eripärale jõuab satelliit oma sihtmärgini alles aastal 2015. Startides aga ei olnud veel satelliiti jõutud laadida lennutarkvara, mis võimaldaks sel ümber komeedi orbiidile jääda ning komeeti uurima hakata. Tarkvara programmeeritakse praegu ning laetakse satelliiti vahetult enne komeedini jõudmist.
Riist- ja tarkvara testimine
Nagu eelpool mainitud, puudub võimalus orbiidil satelliiti parandada. Otsest mehaanilist parandamist on siiamaani läbi viidud ainult Hubble’i kosmoseteleskoobiga, kui USA kosmosesüstiku abil toimus Hubble’i teenindusmissioon. Seetõttu tuleb kosmosemissiooni käigus viia läbi mahukad testid nii riist- kui tarkvarale, et saavutada maksimaalne õnnestumisprotsent.
Kõik satelliidid ja nende alamsüsteemid läbivad piinarikkaid teste, kus mõõdetakse nende vastupidavust äärmuslikele keskkonnatingimustele, mis valitsevad stardihetkel ja kosmoses.
Esimene katsumus satelliidi elus on selle orbiidile toimetamine. Veendumaks, et stardil satelliit ei kahjustu, testitakse seda vibratsioonistendis. Kompleks HYDRA võimaldab tekitada, kuues vabadusastmes, kuni 22 tonni kaaluvas satelliidis mehaanilist vibratsiooni sagedusega 1–100 Hz ning rakendada dünaamilist kiirendust vahemikus 0,02–5 g, kus g on raskuskiirendus Maa pinnal. See on ekvivalentne 7,5pallise maavärinaga Richteri skaalal.
Kanderaketi tekitatud akustilise müra mõju testimiseks kasutatakse erilistele vedrukonstruktsioonidele toetuvat ning 2000 tonni kaaluvat testkambrit, milles on võimalik tekitada heli tugevusega kuni 156 dB. Tänu neljale madalsageduslikule (kuni 25, 35, 80 ja 160 Hz) ning mitmele kõrgsageduslikule “kõlarile” on võimalik täpselt simuleerida kanderaketi stardil tekkivat akustilise müra spektrit. Satelliidi saastumise vältimiseks viiakse akustilised testid läbi tehislikus lämmastikuatmosfääris.
Samuti testitakse satelliitide energiaallikaid – päikesepaneele ja akusid. Selleks loodi 1978. aastal kosmoses kasutatavate akude ja kütuseelementide testimiskeskus (European Space Battery Test Centre), kus simuleeritakse keskkonnatingimusi (temperatuur –60 kuni +400°C, tehisatmosfäär) ning tühjenemis-laadimistsüklit. Testimiskompleks on populaarne ka maapealseid rakendusi väljatöötavate ettevõtete seas.
Maa orbiidil või planeetidevahelises ruumis oma missiooni täitvad satelliidid peavad vastu pidama mitte just väga sõbralikele keskkonnatingimustele. Tagamaks missiooni edu, testitakse satelliitide keskkonnataluvust Suures Kosmosesimulaatoris (Large Space Simulator, LSS). Tegemist on suure vaakumkambriga, milles on võimalik simuleerida orbiidil esinevaid keskkonnatingimusi. Kambri ruumala 2300 m3 võimaldab seal testida ka kõige suuremaid satelliite.
Keskkonna temperatuuri on võimalik vastavalt missiooni iseloomule muuta vahemikus –190 kuni +100°C. Katsekeha (satelliidi või selle komponentide) mass võib olla kuni 19 tonni. Madalad temperatuurid saavutatakse vedela lämmastikuga ning kõrged päikesesimulaatorit kasutades. Viimane on võimeline tekitama kuuemeetrise läbimõõduga kollimeeritud kiire. Ühe solaarkonstandiga võrdne kiiritustihedus (ligikaudu 1380 W /m2) saavutatakse kaheteist ksenoonlambiga (tarbitav võimsus 20 kW lambi kohta). Päikesele lähemal läbiviidavad missioonid (Merkuuri orbiidil nt) vajavad aga suuremat võimsust – lampe kuni 32 kW.
Kosmoses valitsevat keskkonda ning rõhku simuleeritakse alandades kogu kambri rõhku kuni 10-4 millibaarini ning lisades tehisatmosfääri atomaarset hapnikku, mis on põhiline oht satelliitide välispinnale ja on oluline just maalähedasel orbiidil.
Testitav objekt seatakse mehaaniliselt nii hoonest kui kambrist lahtisidestatud alusele. See võimaldab simuleerida kuni viietonnise satelliidi pöörlemist kiiruseni kuni kuus pööret minutis. Testide ajaks on võimalik satelliidile kinnitada ligi
600 termopaar-andurit temperatuuri mõõtmiseks. Lisaks on võimalik mõõta voolutugevusi ja pingeid satelliidi eri süsteemides ning satelliidist lähtuvat raadiokiirgust.
Eduka missiooni nimel
Kui satelliit on läbinud testide kadalipu ning edukalt orbiidile toimetatud, ei lõpe ESTECi inseneride ja teiste töötajate ülesanded. Olgugi, et missioone juhitakse Saksamaalt Darmstadtist, viibivad missiooni algperioodil operatsioonide juures ka mõned projektimeeskonna liikmed ES- TECist. Seda kõike selleks, et anda juhtimiskeskusele satelliit üle ning veenduda, et missioon võiks alata. Hilisemas faasis seatakse ESTECi haridusspetsialistidele ülesandeks töötada välja üldhariduskoolides ning ülikoolides kasutatavaid õppematerjale, mis kasutavad antud missiooni kui vahendit üldisemate printsiipide õpetamisel, ning luua programme tudengite kaasamiseks ESA tegevusse ning järgmise põlvkonna inseneride, projektijuhtide koolitamiseks.
Nagu näha, ei ole ühe kosmosemissiooni läbiviimine ei ühe ega kümne inimese kollektiivne panus. Konkreetse missiooniga võib olla kokkuvõttes hõivatud isegi tuhat inimest, kelle summaarne panus, pühendumus, koostöövõime ning professionaalsus on missiooni eduka läbiviimise võti.
