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セーフモード (宇宙船)

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セーフモード（せーふもーど、英語: Safe mode）は、最新の無人宇宙船の動作モードであり、その間、すべての重要でないシステムがシャットダウンされ、熱管理（英語版）、無線受信、姿勢制御などの重要な機能のみがアクティブになる[1]。

セーフモードは、制御の喪失または宇宙船の損傷を示す可能性のある事前定義された動作条件またはイベントを検出すると自動的に開始される。通常、トリガーイベントは、システム障害または通常の範囲から危険なほど外れていると見なされる動作状態の検出である。宇宙船の電気システムを透過する宇宙線は、誤った信号やコマンドを生成し、トリガーイベントを引き起こす可能性がある。中央処理装置の電子機器は、特にこのようなイベントが発生しやすい傾向がある[2]。もう1つのトリガーは、特定の時間枠内に受信したコマンドがないことである。バイキング1号の着陸船の場合のように、受信したコマンドの欠如は、ハードウェア障害または宇宙船の誤ったプログラミングによって引き起こされる可能性がある。

セーフモードに入るのプロセスは、セーフィングと呼ばれることもある[3]。損傷または完全な損失を防ぐために取られるいくつかの即時の物理的行動を伴い、必須ではないサブシステムから電源が切断される。太陽電池パネルの熱バランスと適切な照明を維持する必要があるため、姿勢制御を失った場合は、それを取り戻すことが最優先事項である[1]。制御不能な回転を続ける宇宙機は、太陽熱で高温になり、また、太陽から離れた地点では凍結し、回転により太陽電池パネルを太陽に向けられない場合はバッテリーの電力を使い果たし、永久に失われる可能性がある[4]。

セーフモード

セーフモードでは、宇宙船の保存が最優先事項である。通常、科学機器などの必須ではないシステムはすべてシャットダウンされ、宇宙船は、太陽電池パネルの照明と熱管理のために、太陽に対して向きを維持しようとする。次に、宇宙船は、ミッションコントロールセンターからの無線コマンドを待って、低ゲインの全方向性アンテナ（英語版）の信号を監視する。セーフモードで何が起こるかは、宇宙船の設計とそのミッションによって異なる[2]。

セーフモードからの回復には、宇宙船とミッションコントロール間の通信の再確立、診断データのダウンロード、およびミッションを再開するためのさまざまなサブシステムへの電源投入のシーケンスが含まれる。回復時間は、通信の再確立の難しさ、宇宙船の状態、宇宙船までの距離、およびミッションの性質に応じて、数時間から数日または数週間の範囲になる[5]。

通常のセーフモードの動作をオーバーライド

通常のセーフモード操作は、オーバーライドされる場合がある。セーフモードに入る宇宙船の能力は、重要な宇宙船の運用中（土星でのカッシーニ宇宙船の軌道投入（英語版）操作など）に抑制される可能性がある。その間、重大な障害が発生した場合、すべてではないにしてもほとんどミッションの目的が抑制され失われる[3]。時折、スピリットローバーがSol451にあったため、宇宙船はミッションコントロールによって意図的にセーフモードに設定される[6]。

現代のインシデント

2005年
2007年
2009年
  • マーズ・リコネッサンス・オービター(MRO) は、2009年8月26日に、1ヶ月で2回目のインシデントでセーフモードに入り、2009年に4回目、2005年の打ち上げ以来8回目のインシデントが発生した[9][10]。宇宙船は、2009年12月8日までセーフモードで維持された[11]。
  • ケプラー は、2009年6月15日と7月3日にセーフモードに入った。どちらの場合も、オンボードプロセッサのリセットによってトリガーされた[12]。
  • ドーンは、2009年2月17日の火星フライバイ中にプログラミングエラー発生のため、セーフモードに入った[13]。
  • メッセンジャーは、2009年9月29日に、 水星の3回目のフライバイ中にセーフモードに入った[14]。
2014年
  • フィラエの着陸船は、計画外の着陸地点で宇宙船の向きが変わったため日光が減りバッテリー切れになり、2014年11月15日にセーフモードに入った[15]。
2015年
2016年
  • ジュノーは、2016年10月18日にセーフモードに入った。これは、メインエンジンを使用して軌道を下げる計画的な操縦の燃焼直前[17]。宇宙船の搭載コンピュータは再起動され、その後の科学研究システムのチェックアウトでは大きな誤動作は見られなかった。正確な原因は調査中である[18]。
2018年
  • オポチュニティローバーは、2018年6月13日の火星の砂嵐の最中にセーフモードに入った。大気の不透明度は、ほとんどすべての日光が遮られ、ローバーのソーラーパネルは最小限のメンテナンスと通信でもバッテリーを充電できなかった[19][20]。10月に大気が晴れたら再起動することが期待されていたが、そうではなく、壊滅的な障害か、太陽電池パネルにほこりの層が覆われていることを示唆している[21]。2019年2月13日、NASAの職員は、宇宙船が2018年8月以降に送信された1,000を超える信号に応答できなかったため、オポチュニティミッションが完了したと宣言した[22]。
  • ハッブル宇宙望遠鏡は、3つのアクティブなジャイロスコープの1つが故障した後、2018年10月5日にセーフモードに入った。故障したジャイロは約1年間寿命末期の挙動を示していたが、その故障は予想外ではなかった。ハッブルは、2009年(STS-125)のサービスミッション4中に6つの新しいジャイロを設置した。宇宙船は通常、一度に3つのジャイロを使用するが、1つだけで科学的観測を続けることができる[23][24]。
2021年
  • NASAは、ハッブル宇宙望遠鏡が内部の宇宙船通信との同期の問題を経験した後、セーフモードに入ると発表し、科学観測は一時的に中断された。NASAによると、機器は良好な状態を維持している。

宇宙船の損失またはほぼ損失につながるインシデント

  • SOHOは、セーフモードに入り、1998年6月25日に、ほぼ失われた。通常の運用は、4ヶ月間の後に最終的に回復した[4][25]。
  • NEARは、セーフモードに入り、制御不能に陥った。1998年12月20日、エロス軌道投入（英語版）の最初の試みでほとんど失われた[26]。
  • マーズ・グローバル・サーベイヤーは、セーフモードに入り、2006年11月2日に、太陽の向きが正しくないために、バッテリーが過熱して破壊され失われた[27]。
  • ISEE-3は、2014年9月16日、民間の再起動作業中に失われた[28]。36年経過した宇宙船は、ソーラーパネルからの電力が低下したため、セーフモードに入ったと考えられている[29]。クラウドファンディングプロジェクトは再確立できなかった。

脚注

  1. ^ a b Bokulic, R. S.; Jensen, J. R. (November–December 2000). “Recovery of a Spacecraft from Sun-Safe Mode Using a Fanbeam Antenna”. Spacecraft and Rockets 37 (6): 822. Bibcode: 2000JSpRo..37..822B. doi:10.2514/2.3640. http://pdf.aiaa.org/jaPreview/JSR/2000/PVJAIMP3640.pdf. [リンク切れ]
  2. ^ a b “Planning for the Un-plannable: Redundancy, Fault Protection, Contingency Planning and Anomaly Response for the Mars Reconnaissance Orbiter Mission”. AIAA SPACE 2007 Conference & Exposition. (18–20 September 2007). http://pdf.aiaa.org/preview/CDReadyMSPACE07_1808/PV2007_6109.pdf. [リンク切れ]
  3. ^ a b c Cassini Spacecraft Safing Archived 2009-07-09 at the Wayback Machine.
  4. ^ a b “SOHO Mission Interruption Preliminary Status and Background Report” (1998年7月15日). 2006年8月17日閲覧。
  5. ^ a b “The PI's Perspective: Trip Report”. NASA/Johns Hopkins University/APL/New Horizons Mission (2007年3月26日). 2016年10月19日閲覧。
  6. ^ a b “Spirit Updates 2005”. NASA/JPL. 2007年8月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年8月18日閲覧。
  7. ^ “Spirit Updates 2006”. NASA/JPL. 2007年8月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年8月18日閲覧。
  8. ^ “Spirit Updates 2007”. NASA/JPL. 2009年4月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年8月18日閲覧。
  9. ^ Tariq Malik (2009年8月8日). “Powerful Mars Orbiter Switches to Backup Computer”. SPACE.com. 2009年8月18日閲覧。
  10. ^ “Orbiter in Safe Mode Increases Communication Rate”. NASA/JPL (2009年8月28日). 2011年6月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年8月31日閲覧。
  11. ^ “Spacecraft Out of Safe Mode”. NASA/JPL (2009年12月8日). 2011年6月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年12月23日閲覧。
  12. ^ “2009 July 7 Mission Manager Update”. NASA (2009年7月7日). 2009年6月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年7月8日閲覧。
  13. ^ “Dawn Receives Gravity Assist from Mars”. NASA/JPL (2009年2月28日). 2004年10月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年8月4日閲覧。
  14. ^ “MESSENGER Gains Critical Gravity Assist for Mercury Orbital Observations”. MESSENGER Mission News (2009年9月30日). 2013年5月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年9月30日閲覧。
  15. ^ Brumfield, Ben; Carter, Chelsea J. (2014年11月18日). “On a comet 10 years away, Philae conks out, maybe for good”. CNN. http://www.cnn.com/2014/11/14/world/comet-landing/ 2014年12月28日閲覧。 
  16. ^ “NASA's New Horizons Plans July 7 Return to Normal Science Operations”. National Aeronautics and Space Administration (NASA) (2015年7月6日). 2015年7月6日閲覧。
  17. ^ “Juno spacecraft slips into safe mode, putting science on hold”. Washington Post (2016年10月20日). 2016年10月20日閲覧。
  18. ^ “Juno Spacecraft in Safe Mode for Latest Jupiter Flyby; Scientists Intrigued by Data from First Flyby”. NASA JPL (2016年10月19日). 2016年10月20日閲覧。
  19. ^ Opportunity Hunkers Down During Dust Storm. NASA. 12 June 2918.
  20. ^ NASA Staff (2018年6月13日). “Mars Dust Storm News - Teleconference - audio (065:22)”. NASA. 2021年12月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年6月13日閲覧。
  21. ^ “Mars Exploration Rover Mission: All Opportunity Updates”. mars.nasa.gov. 2018年2月10日閲覧。
  22. ^ “NASA's Opportunity Rover Mission on Mars Comes to End”. NASA. (2019年2月13日). https://mars.nasa.gov/news/8413/nasas-opportunity-rover-mission-on-mars-comes-to-end/ 2019年2月13日閲覧。 
  23. ^ Chou, Felicia (2018年10月8日). “Oct. 8, 2018 - Hubble in Safe Mode as Gyro Issues are Diagnosed” (英語). NASA. https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/update-on-the-hubble-space-telescope-safe-mode 2018年10月23日閲覧。 
  24. ^ “Hubble on Twitter” (英語). Twitter. https://twitter.com/NASAHubble/status/1049303793362526209 2018年10月23日閲覧。 
  25. ^ Nancy G. Leveson (2004). “The Role of Software in Spacecraft Accidents”. Spacecraft and Rockets 41 (4): 564–575. Bibcode: 2004JSpRo..41..564L. doi:10.2514/1.11950. http://sunnyday.mit.edu/papers/jsr.pdf. 
  26. ^ “The NEAR Rendezvous Burn Anomaly of December 1998”. Final Report of the NEAR Anomaly Review Board (1999年11月). 2011年6月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年8月18日閲覧。
  27. ^ "Report Reveals Likely Causes of Mars Spacecraft Loss" (Press release). NASA. 13 April 2007. 2009年7月10日閲覧。
  28. ^ “Space, the financial frontier – how citizen scientists took control of a probe”. The Conversation (2014年10月3日). 2016年1月16日閲覧。
  29. ^ “ISEE-3 is in Safe Mode”. Space College (2014年9月25日). 2016年1月15日閲覧。

関連項目

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