NASA wil dat de Voyagers gracieus vooruitgaan, dus het is tijd om de software te corrigeren: Ars Technica

Zesenveertig jaar in de ruimte hebben hun tol geëist van NASA’s Twin Voyager-ruimtevaartuig. Soms doen hun oude computers verwarrende dingen, raken hun schijven versleten en raken hun brandstofleidingen verstopt. Ongeveer de helft van hun wetenschappelijke instrumenten geeft geen gegevens meer weer, en hun vermogensniveau neemt af.

Het schamele team van ingenieurs en wetenschappers dat aan het Voyager-programma van het Jet Propulsion Laboratory van NASA werkt, onderneemt echter stappen om elk stukje leven uit de enige twee ruimtevaartuigen die in de interstellaire ruimte vliegen, de enorme hoeveelheid verdund gas buiten de invloed van het universum te wringen. . Zonnewinden van de zon.

“Dit zijn maatregelen die we proberen te nemen om de levensduur van de missie te verlengen”, zei Susan Dodd, Voyager-projectmanager bij JPL, in een interview met Ars.

De instrumenten van Voyager bestuderen kosmische paden, het magnetische veld en de plasmaomgeving in de interstellaire ruimte. Ze maken geen foto’s meer. Beide sondes reisden voorbij de heliosfeer, waar door de zon uitgezonden deeltjes het interstellaire medium binnenstroomden.

“Deze twee ruimtevaartuigen zijn nog steeds operationeel en leveren nog steeds uniek waardevolle wetenschappelijke gegevens op, en elke extra dag dat we gegevens ontvangen is een zegen”, zei Dodd.

Maar ruimtevaartingenieurs houden van redundantie, maar ze hebben niet langer de luxe van back-ups aan boord van de Voyager. Dit betekent dat in een bepaald deel van het ruimtevaartuig het falen van één onderdeel de missie tot stilstand kan brengen.

“Alles aan beide ruimtevaartuigen is één ketting,” zei Dodd. “Er zijn geen back-upmogelijkheden meer. In sommige gevallen hebben we dingen uitgeschakeld om energie te besparen, gewoon om apparaten draaiende te houden.”

Los problemen op meer dan 20 miljard kilometer afstand op

Dit weekend waren de grondcontrollers van JPL van plan een softwarepatch aan Voyager 2 te koppelen. Het is een test voordat het grondteam dezelfde patch naar Voyager 1 stuurt om een ​​probleem met een van de boordcomputers op te lossen. Dit probleem deed zich voor het eerst voor in 2022, toen ingenieurs merkten dat de computer die verantwoordelijk was voor het besturen van het Voyager 1-ruimtevaartuig vervormde statusrapporten verzond, ook al functioneerde deze normaal. Het bleek dat de computer op de een of andere manier in een verkeerde modus was terechtgekomen, Volgens NASA.

De managers wilden de patch op Voyager 2 uitproberen voordat ze deze naar Voyager 1 zouden sturen, die van de aarde wegvliegt, in de interstellaire ruimte. Dit maakt observaties van de omgeving rondom Voyager 1 nog waardevoller voor wetenschappers.

Ondertussen bedachten ingenieurs een nieuw systeem om de stuwraketten van beide Voyager-ruimtevaartuigen te bedienen. Deze kleine raketmotoren, onafhankelijk gelanceerd, zijn essentieel om de hoofdantenne van elke sonde naar de aarde gericht te houden. Er is een opeenhoping van drijfgasresidu in de smalle lijnen die hydrazinebrandstof naar de stuwraketten voeren. NASA zegt dat de opbouw op sommige punten “significant werd”, dus stuurden ingenieurs de afgelopen weken nieuwe commando’s naar het ruimtevaartuig om de sondes een beetje meer in elke richting te laten draaien voordat ze de stuwraketten afvuurden.

Dit zal ervoor zorgen dat het ruimtevaartuig minder en langere lanceringen zal uitvoeren, waardoor het residu in de brandstofleidingen toeneemt. Het nadeel van deze verandering is dat wetenschappelijke gegevens die naar de aarde worden teruggestuurd soms verloren kunnen gaan, maar na verloop van tijd kwam het grondteam tot de conclusie dat het plan de Voyagers in staat zou stellen om in de loop van de tijd meer gegevens terug te sturen, aldus NASA.

Met deze stappen verwachten ingenieurs dat de brandstofinlaatbuizen de komende vijf jaar, en “mogelijk nog veel langer”, niet volledig verstopt zullen raken, aldus NASA. Er zijn nog andere dingen die ingenieurs kunnen proberen om de levensduur van stuwraketten te verlengen.

“Op dit punt in de missie wordt het technische team geconfronteerd met veel uitdagingen waarvoor we geen draaiboek hebben”, zegt Linda Spilker, Voyager-projectwetenschapper bij JPL, in een verklaring. “Maar ze komen steeds met creatieve oplossingen.”

Dodd vertelde Ars dat het voortstuwingsprobleem waarschijnlijk het ernstigste probleem is waarmee het Voyager-ruimtevaartuig wordt geconfronteerd. In 2017 begonnen ingenieurs de sondes van Voyager om te bouwen tot een back-upset voortstuwingsapparatuur nadat hun primaire straalraketten tekenen van achteruitgang vertoonden. Beide voertuigen rijden nu op volledig redundante aandrijving om hun richting te bepalen, maar ze hebben nog voldoende brandstof over voor nog eens 10 tot 15 jaar.

De Voyager-sondes werden in 1977 met een tussenpoos van twee weken gelanceerd en volgden verschillende routes buiten het zonnestelsel. Voyager 1 vloog langs Jupiter en Saturnus en volgde vervolgens een sneller pad naar de interstellaire ruimte, terwijl Voyager 2 op zijn buitenste reis Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus tegenkwam.

Beide ruimtevaartuigen worden aangedreven door nucleaire batterijen, die de warmte die wordt gegenereerd door het verval van plutonium omzetten in elektriciteit. Ze genereren elk jaar iets minder stroom, een afname van 4 watt per jaar, aldus Dodd, en zullen uiteindelijk niet genoeg elektriciteit produceren voor belangrijke ruimtevaartuigsystemen. Eind dit decennium verwachten ambtenaren een scenario waarin ze de wetenschappelijke instrumenten van Voyager één voor één zullen moeten ontmantelen.

Maar over het algemeen is de machtssituatie stabiel en voorspelbaar. Eerder dit jaar hebben ingenieurs de spanningsregelaar van Voyager 2 omzeild, zodat het ruimtevaartuig meer stroom kon trekken. Het besluit betekent dat grondverkeersleiders pas in 2026 een van de vijf resterende wetenschappelijke instrumenten van Voyager 2 hoeven te deactiveren, nadat ze eerder hadden verwacht dat één instrument dit jaar zou worden gedeactiveerd. Grondteams zullen hetzelfde doen met Voyager 1, die slechts vier actieve instrumenten heeft en dus minder energie verbruikt, zei Dodd.

Als je alleen maar naar de energiesituatie kijkt, zouden de Voyagers het tot 2030 moeten volhouden, en misschien iets langer, voordat het verval van de plutoniumkrachtbron NASA dwingt al zijn wetenschappelijke instrumenten uit te schakelen.

“De zender verbruikt ongeveer 200 watt aan stroom, dus zodra we dat vermogensniveau bereiken, is dat het einde van de missie”, zei Dodd.

Zelfs als ze niet meer werken, zullen NASA’s Voyagers de sterren blijven bereiken.

“Veel dingen kunnen kapot gaan voordat de stroom uitvalt”, vertelde ze aan Ars. “Net toen dit voortstuwingsprobleem zich voordeed, zijn er nog een heleboel andere problemen die kunnen ontstaan ​​en ervoor kunnen zorgen dat de missie mislukt.”

Vanwege hun afstanden kunnen de Voyagers alleen communiceren via de grootste schotelantennes van 70 meter in het Deep Space Network van NASA, of door verschillende kleinere antennes aan elkaar te rijgen om zwakke signalen van het ruimtevaartuig te detecteren. Voyager 1 wel Momenteel gevestigd Het bevindt zich ruim 24 miljard kilometer van de aarde, ongeveer vier keer groter dan de gemiddelde afstand van Pluto. Voyager 2 is een paar miljard kilometer verderop.

NASA communiceert nog steeds dagelijks met Voyagers, zei Dodd. Maar het wordt allemaal gedaan door een klein team van ongeveer een tiental ‘fulltime-equivalent’-medewerkers, van wie slechts ongeveer de helft volledig toegewijd is aan Voyager. Anderen delen hun tijd met andere NASA-projecten.

Na 46 jaar in de ruimte zijn de Voyagers de langstlevende missie van NASA, en het feit dat ze zo’n lange levensduur hebben bereikt om de buitenste regionen van het zonnestelsel te verkennen, maakt hun prestaties nog indrukwekkender.

“Ze hebben veel problemen overwonnen, en de ingenieurs waren erg slim in het overwinnen van die problemen”, zei Dodd. “Ik denk dat de focus nu ligt op het bereiken van vijftig mensen en een zo groot mogelijk feest.”