Eine Frage: Wie funktioniert der Hibernationmodus? Kann die Energieversorgung komplett ausfallen oder gibt es da eine gewisse Minimalgrenze?
Ich habe versucht, den Hibernationmodus auf marspages.eu (Link:
http://www.marspages.eu/index.php?page=535) zu beschreiben. Hier noch einmal die Zusammenfassung:
Spirits Grundsysteme (Computer, Memory, usw.) benötigten während des "Winterschlafs" mindestens etwa 140 Wh/Sol für den Betrieb. Die Batterieheizung braucht zusätzlich 29 Wh/Sol, macht als Summe ein Minimum von 169 Wh/Sol. Sinkt die tägliche Energiemenge auf Dauer unter diesen absoluten Minimalwert, leert Spirit langsam seine Batterien (Kapazität: drei in Reihe geschaltete Li-Ionenbatterien von insgesamt 15 Ah Kapazität und 14-16.4 V Spannung). Im Schlafzustand sind alle Systeme komplett abgeschaltet und nur noch das
Battery Control Board (BCB), die
Missionsuhr und die
Alarmuhr sind aktiv. Wieviel Energie dann genau gebraucht wird, ist mir unbekannt. Es wird aber weniger als 169 Wh/Sol sein, ich schätze mal 100-120 Wh/Sol.
Diese drei Bauteile müssen auf jeden Fall in Betrieb bleiben und daher auch gewärmt werden. Trigger für das Aufwachen werden entweder durch die Alarmuhr oder durch den Ladezustand der Batterien vom BCB ausgelöst: Also entweder durch programmierte Events der Operateure auf der Erde, oder als "Solartrigger" dann, wenn der Batterie-Ladestrom für mehr als 10 Minuten über 2A ansteigt und mindestens 16 Stunden seit dem letzten Solartrigger vergangen sind. Das BCB startet in diesem Fall die CPU des Rovers und Spirit erwacht.
Tritt bei zu geringem Ladestrom und daraus resultierender Entladung der Batterien der "Low-Power-Modus" ab einem unteren Schwellwert des Ladezustands ein, hat der Hauptcomputer genau 60s Zeit, sich herunterzufahren. Danach trennt das BCB ohne weitere Nachfrage die Batterien vom Power Bus, um sie gegen eine Tiefenentladung zu sichern. Ohne Batterien crasht der Power Bus und damit sämtliche Systeme des Rovers.
Ist der Rover im Low Power Modus, dann veranlassen nur genau zwei Trigger ein Aufwachen: entweder ein erneuter Solartrigger (mindestens 2A Ladestrom über 10 Minuten Dauer und 16 vergangene Stunden seit dem letzten gleichartigen Trigger) bringt das BCB dazu, die Batterien wieder online zu schalten und der Hauptcomputer bootet erneut, oder ein Ablauf der Alarmuhr nach Setzen eines Timers durch die Operateure auf der Erde weckt den Hauptcomputer auf. Gibt es wegen z.B. niedriger Sonnenstände keinen Solartrigger, verbleibt der Rover im Ruhezustand, theoretisch für alle Zeiten. In der Praxis nur solange, bis die Missionsuhr versagt, denn alle diese Aktivitäten werden über sie gesteuert. Sollte die Missionsuhr funktionsunfähig werden, ist der Rover auf jeden Fall verloren. Dieses lebensnotwendige Bauteil ist durch eine eigene, nicht wiederaufladbare Batterie abgesichert und darf auf keinen Fall ausfallen, z.B. durch Entladung oder bei Materialausfall durch tiefe Temperaturen unterhalb der Betriebsspezifikation.
Im Falle eines erfolgreichen Solartriggers kontaktiert die Flugsoftware nach einem Reboot der CPU automatisch über eine (relativ energieintensive !) X-Band Funkverbindung über die Low Gain Antenne (LGA) um 11 Uhr Ortszeit die Erde, wenn die Sonne kurz vor Mittag am höchsten steht und wartet danach auf Kommandos. Wenn die Erde nicht antwortet, wird jeden Tag um 11 Uhr dasselbe versucht, ansonsten bleibt der Rover im Grundzustand und es werden nur die Batterien geladen. UHF-Kontakt mit den Orbitern wird nicht gesucht, da deren Überflugzeiten unbestimmt sind. Sollten sich wegen z.B. geringem Sonnenstand die Batterien wieder leeren, beginnt der "Low Power"-Zyklus erneut. Auch hier ist die Missionuhr wichtig, denn ohne Missionzeitinformation ist die áktuelle Zeit und vor allen Dingen die Richtung zur Erde unbekannt und die Funkverbindung wird nicht korrekt initialisiert.
Sollte während des Marswinters die tägliche Energiemenge
längerfristig und dauerhaft unter den Minimalwert von 169 Wh/Sol fallen, stirbt Spirit einen stillen Tod nach Leerung der Batterien und einem Ausfall der Missionsuhr während der langen Ruhephasen im Low Power-Modus. Auf der Erde würde man dies nicht mitbekommen und erst nach Ende des Marswinters erstaunt darüber sein, dass sich Spirit nicht wieder meldet.
Quelle:
http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/37750/1/05-0557.pdf