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Falha de relógios atômicos afeta GPS europeu

Com informações da ESA - 24/01/2017

Como têm uma redundância quádrupla, os satélites não deixaram de funcionar devido aos problemas nos relógios atômicos.
[Imagem: OHB]

Redundância quádrupla

A recém-inaugurada constelação de satélites Galileo, que forma o sistema de posicionamento global europeu, está apresentando uma série de anomalias em seus relógios atômicos.

Ocorreram anomalias em cinco dos 18 satélites Galileo em órbita, embora a ESA garanta que todos os satélites continuam funcionando normalmente e que a prestação dos serviços não foi afetada.

Como uma sincronização altamente precisa é fundamental para a navegação por satélite, cada Galileo carrega quatro relógios atômicos para garantir uma redundância quádrupla do subsistema de temporização: dois Relógios de Padrão de Frequência Atômica de Rubídio (RAFS) e dois Relógios de Maser de Hidrogênio Passivo (PHM).

A atual constelação Galileo consiste em 18 satélites em órbita, somando um total de 36 relógios RAFS e 36 relógios PHM.

Nenhum satélite individual experimentou mais do que duas falhas de relógio, pelo que a redundância quádrupla concebida para o sistema significa que todos os 18 membros da constelação permanecem operacionais.

Modelo de relógio atômico RAFS (Relógio de Padrão de Frequência Atômica de Rubídio).
[Imagem: ESA/Temex]

Relógios RAFS

Nos últimos meses, um total de três relógios RAFS falharam inesperadamente - todos em satélites do tipo FOC (Capacidade Operacional Total), o último modelo do Galileo. Essas falhas parecem ter uma assinatura consistente, ligada a prováveis curtos-circuitos e, possivelmente, a um procedimento de teste em particular realizado antes do lançamento.

Não ocorreram falhas de relógios RAFS nos quatro satélites IOV (Validação Em Órbita), o modelo original do Galileo. Além disso, os relógios RAFS no primeiro satélite de navegação de teste da ESA, GIOVE-A, lançado em 2005, foi verificado e foi reativado com sucesso.

Os testes iniciais em solo confirmaram que esses relógios atômicos RAFS têm uma deficiência em seu funcionamento, mas a causa específica ainda não foi identificada.

Para os restantes 33 relógios RAFS em órbita, acredita-se que o risco de falha seja menor devido a diferentes procedimentos de teste em terra antes do lançamento. Além disso, novas medidas operacionais foram implementadas para mitigar ainda mais o risco.

Relógio Atômico de Maser de Hidrogênio Passivo (PHM).
[Imagem: ESA]

Relógios PHM

Nos últimos dois anos, houve cinco falhas de relógios PHM nos satélites IOV e uma falha PHM nos satélites FOC.

Essas falhas são melhor compreendidas, ligadas a duas causas aparentes.

Uma delas é uma margem baixa em um parâmetro particular que leva a uma falha em algumas unidades, mas não em todas. A segunda causa está relacionada ao fato de que, quando alguns relógios PHM funcionais são desligados por longos períodos, eles não reiniciam devido a uma mudança nas características do relógio em órbita. Até agora, dois relógios PHM falharam devido ao primeiro mecanismo, e quatro devido ao segundo.

Atraso

Embora as investigações da ESA e dos seus parceiros industriais ainda estejam em andamento, há consenso quanto à necessidade de atualização dos demais relógios RAFS que ainda devem ser lançados nos oito satélites Galileo que estão sendo construídos ou testados e que aguardam lançamento.

Para os restantes 30 relógios PHM que trabalham em órbita, estão sendo estudados procedimentos operacionais para reduzir significativamente o risco de falha futura. Estas medidas estão sendo validadas antes da sua introdução, o que deverá ocorrer dentro de algumas semanas.

O impacto da remodelação dos relógios RAFS e PHM sobre o calendário de lançamento dos próximos satélites está em estudo, mas a ESA está confiante de que os problemas dos relógios atômicos serão resolvidos, permitindo lançar os próximos quatro satélites Galileo FOC antes do final deste ano.