In una missione complessa come Cassini, ci sono molte attività qui sulla Terra che sono essenziali per il successo della missione. Le persone creano, progettano e costruiscono tutta questa tecnologia, e sono persone che pianificano, eseguono e controllano la missione. Inoltre, i lunghi viaggi nello spazio profondo verso distanti ambienti planetari che oggi conosciamo solo parzialmente compresi, (altrimenti, perché ci andremmo ?) riservano sempre sempre sorprese impreviste. Forse ci sono dei motivi perché le cose non sempre vanno come ci si aspetta. Ci sono spiritelli dappertutto - sulla Terra, sulla navicella, anche su Saturno - e essi stanno sempre lì per metterci alla prova, per interrompere il flusso di dati che arrivano dal nostro ambasciatore nello spazio profondo.

Un grammo di prevenzione....

In questa sezione parleremo di quella che si chiama la pianificazione di contingenza. Una contingenza è un evento inatteso che può causare una riduzione nella qualità e/o quantità di dati ricevuti. Lo scopo della pianificazione di contingenza è di respingere gli spiritelli, in primo luogo, e di preservare i dati scientifici quando qualche spiritello riesce ad attraversare le nostre difese. Vediamo... voi potreste dire che è come fare della prevenzione antincendio. Pensateci: l'eventualità di un incendio nel luogo in cui vivete è molto piccola, su base giornaliera, ma allarmi per il fumo e qualche estintore messo qua e là, può fare la differenza fra un arrosto bruciato e l'incendio del vicinato. Immaginate quanto sarebbero state diverse le cose per gli abitanti di Oakland se ci fosse stato qualcuno pronto con un secchio d'acqua quando nel 1992 cominciò il grande incendio. (e qui potete notare quanto difficile è prevedere dove possono comparire gli spiritelli. non è possibile avere gente in ogni posto con un secchio in mano !)

Quasi tutte le contingenze che noi pianifichiamo hanno possibilità molto basse di accadere, molte si stima che siano meno dell' uno percento, mentre altre sono meno di una su un milione ! Ciononostante, è prudente fare qualche cosa per metterci al riparo da questi problemi, e non non siamo così stolti da pensare che tutto vada sempre bene. Durante le missioni Voyager verso i pianeti esterni vi è stato ogni genere di sofferenze e paure, ma nessuna così seria da causare una significativa perdita scientifica. Il grande successo del team del Voyager è dovuto principalmente al gran lavoro di pianificazione e progetto, e (forse anche più importante) il pensiero creativo che ha fatto andare liscia ogni cosa quando capitava un problema.

Gli spiritelli arrivano in genere di tre tipi: VI sono quelli della categoria "elemento umano", che derivano tutti dalla stessa fonte: noi umani semplicemente sbagliamo ogni tanto. I più comuni "GLITCHES", dove programmi o hardware apparentemente perfetti falliscono, possono di solito essere risolti da un esame dettagliato di cosa succede sulla navicella durante la sequenza di un problema. Una terza specie include gli "eventi naturali" -- effetti ambientali del viaggio attraverso lo spazio, polvere e detriti, incertezza nella locazione, e così via. Fattori naturali sulla Terra, come uragani (che possono interferire con le comunicazioni) e terremoti (un vero problema per noi in California !), possono influenzare la pianificazione di contingenza.

Traiettorie alternative di missione

Un'area sulla quale facciamo la pianificazione di contingenza coinvolge problemi che sorgono con l'avvicinarsi del periodo del lancio. Per rendere possibili gli aggiustamenti dovuto a ritardi nel lancio, il progetto Cassini ha più di una traiettoria verso Saturno, ognuna con una diversa data di lancio. Le missioni multiple ci proteggono contro spostamenti nel lancio che avvengono alla fine dell'assemblaggio della navicella, ma che non possono essere diagnosticati e prevenuti abbastanza velocemente per permettere il lancio alla data stabilita. Tipici problemi sono le difficoltà tecniche con la navicella o il vettore, difetti recenti nel vettore, o l'inclemenza del tempo.

La missione primaria, quella che ha la miglior traiettoria, viene lanciata nell' Ottobre 1997, ed ha un periodo di lancio compatibile di più di un mese. L'insieme di traiettorie alternative contiene due famiglie di opportunità, traiettorie secondarie e di recupero. L'opportunità secondaria di Cassini è una traiettoria VEEGA, che ha un passaggio su Venere e due sulla Terra (di qui il termine VEEGA - Venus-Earth-Earth Gravity Assist), al contrario della traiettoria primaria che ha due passaggi su Venere, uno sulla Terra e uno su Giove (VVEJGA Venus-Venus-Earth-Jupiter Gravity Assist). La missione secondaria verrebbe lanciata nel Dicembre 1997, solo due mesi dopo il periodo di lancio primario. Verrebbe eseguita una manovra nello spazio profondo ,per fasare la navicella per il secondo passaggio alla Terra, arrivando a Saturno il 13 Ottobre 2006.

  Traiettorie primaria, secondaria e di recupero
Classificazione        Primaria       Secondaria      Recupero   
Tipo di Traiettoria       VVEJGA         VEEGA          VEEGA   
Periodo di Lancio      10/97 - 11/97  12/97 - 1/98   3/99 - 4/99
Data di Arrivo         1/7/2004     13/10/2006     22/12/2008
Crociera (anni)            6.7            8.8            9.8    
Orbite su Saturno(anni)     4              4              4     

L'opportunità della missione di recupero, lancerebbe la navicella in una traiettoria VEEGA nel Marzo 1999. Sia la missione secondaria che quella di recupero soffrono della mancanza della rapida transizione Venere-Terra e dell'assistenza gravitazionale di Giove che la missione usa per arrivare prima a Saturno. Questo principalmente perché Venere, la Terra e Giove si sono mossi e la 'fasatura' non va più bene per far si che queste missioni ci portino su Saturno. A differenza della missione secondaria, quella di recupero è progettata per assecondare lunghi ritardi nel lancio - di solito per seri problemi di programmazione e o tecnici - ecco perché è programmata un anno e mezzo dopo la missione primaria. Verrebbe comunque eseguita una manovra nello spazio profondo dopo il primo passaggio sulla Terra per fasare correttamente la navicella al secondo passaggio, con l' arrivo su Saturno il 22 dicembre 2008.

Le traiettorie secondarie e di recupero hanno abbastanza prestazioni per portare avanti la missione con qualche ma non seria degradazione del ritorno scientifico. Queste crociere più lunghe causano una diminuzione nell'energia disponibile, siccome le fonti di energia si indeboliscono lentamente col tempo. Ciò risulta in meno strumenti funzionanti contemporaneamente, o meno supporto ingegneristico per la strumentazione. Inoltre, l'inclinazione degli anelli degrada leggermente col tempo, diminuendo l'illuminazione del materiale che li costituisce. queste ed altre ragioni rendono la traiettoria primaria superiore in termini di ritorno scientifico, ma non così tanto che non valga la pena di lanciare dopo Ottobre 1997. Andare comunque su Saturno è molto meglio che smettere quando le cose si fanno difficili. Ed anche le missioni secondaria e di recupero valgono gli investimenti che gli USA e l'Europa hanno fatto su Cassini.

Come facciamo la pianificazione di contingenza

Con così tanta esperienza operativa alle spalle, non è poi così difficile anticipare le anomalie più plausibili che possono accadere. La sfida è, comunque, non solo di catalogare una lista di tutti i possibili problemi e soluzioni, ma di sviluppare un'efficace difesa conto gli spiritelli in generale, e preparare strategie che risolvano i problemi quando capitano. Questa è una delle più grandi forze del genere umano:la capacità di applicare le conoscenze raccolte da un insieme finito di esperienze ed applicarle a nuove situazioni. In ogni emergenza, un pensiero chiaro può essere più importante che la conoscenza delle circostanze del problema.

Ricordate quanto può essere difficile la pianificazione di contingenza.

Il nostro lavoro, qui al JPL, non è molto diverso dal costruire una automobile che funzioni perfettamente per 11 anni, senza un cambio d'olio, senza una visita dal meccanico e senza nuovi pneumatici. E che deve sopravvivere al calore estremo, al freddo estremo, a detriti spaziali che si muovono velocemente, e a radiazioni mortali. E che deve andare per cinque miliardi di chilometri senza 'fare il pieno di benzina' !.

Così, ricordando il progetto base di raggiungere Saturno in buono stato di conservazione, ecco alcuni degli esempi più interessanti di pianificazione di contingenza che sono stati ponderati per tenere lontano gli spiritelli.

Perdita di un computer di controllo di volo o controllo attitudinale.

La navicella Cassini porta una quantità di equipaggiamento ridondante. La ridondanza è quando si ha un insieme di apparecchiature pronte a funzionare quando qualcosa va male con l'equipaggiamento principale. In questo caso, Cassini ha due computer di volo e due computer di controllo dell'attitudine. Se uno ha problemi, abbiamo solo da lavorare con l'altro, mentre cerchiamo di immaginare - attentamente - che problema ci sia.

Spokes in Saturn's rings. (Image P-23925)

Evitare i rischi ambientali.

C'è un sacco di robetta spaziale che schizza attorno alla navicella, ma fortunatamente molta di questa è molto piccola, o in posti conosciuti. Gli anelli di Saturno, per esempio, hanno delle 'fessure' che potremmo utilizzare per volarci dentro, (benché quasi tutto il nostro tempo sia passato lontano dalle aree pericolose). Molti dei componenti sensibili della navicella sono schermati da altre apparecchiature o con scudi termici, che dovrebbero vaporizzare piccole particelle di detriti spaziali prima che causino danni seri.

Manovre mancate.

E' molto improbabile che un problema sulla navicella possa far sì che una manovra non venga eseguita.Se dovesse capitare, tutte le manovre possono essere eseguite fino ad almeno qualche giorno dopo, senza perdere la missione. Quelle manovre proprio prima e dopo un passaggio ravvicinato su Saturno o Titano, sono particolarmente sensibili al tempo. Sono state programmate delle 'finestre' temporali come opportunità di emergenza per poter ritentare una manovra. Ed anche se non se ne potesse effettuare una, la missione non sarebbe finita. Cassini andrebbe fuori della sua traiettoria nominale attorno a Saturno, ma saremmo ancora in grado di portare avanti gli esperimenti su di una traiettoria diversa..

Inserimento in orbita a Saturno. Questa è una di quelle manovre che semplicemente non possono essere mancate. Questa manovra ci mette in orbita attorno a Saturno, e, senza di essa, noi schizzeremmo via, senza possibilità di ritorno. Una grandissima quantità di pianificazione di contingenza è richiesta per essere assolutamente sicuri che questa manovra sia fatta, specialmente perché deve avvenire senza il nostro intervento. Cioè, quando noi potremmo risolvere qualche problema, potrebbe essere troppo tardi. La navicella deve gestire da sola ogni problema.

Perdita di un Registratore Digitale. Di nuovo, Cassini ha a bordo due registratori a stato solido, così, se uno si rompe,potremo ancora usare il secondo per mandare dati alla Terra, benché chiaramente, non saremmo in grado di immagazzinare così tanto. Ma due miliardi di bit di informazioni al giorno faranno ancora la gioia dell'ansiosa comunità scientifica sulla Terra.

Un forte terremoto in California. Ebbene sì, abbiamo progetti anche per questo spiritello! Se dovesse colpirci un forte terremoto, le comunicazioni fra il JPL e il Deep Space Network, che usiamo per comunicare con la navicella, sarebbero interrotte per ore, o anche per giorni. E con una probabilità del 2 percento all'anno di un 'forte' terremoto, faremmo meglio ad essere pronti. La nostra forza in quest'area è la rete distribuita di Cassini, con gli scienziati che progettano le osservazioni in tutto il paese. La sequenza di file di Cassini, per non parlare delle osservazioni scientifiche, saranno depositate in più di un posto.Naturalmente, dopo un terremoto dovremo assicurarci che il nostro team operativo vada in qualche posto sicuro per continuare le operazioni, ma con sequenze lunghe 28 giorni, è facile che avremmo un po' di tempo per recuperare e mettere insieme un team per sviluppare la prossima sequenza, prima che l'attuale finisca.