46 Jahre im Weltraum forderten ihren Tribut von der NASA-Zwillingsraumsonde Voyager. Manchmal machen ihre alten Computer verwirrende Dinge, ihre Laufwerke nutzen sich ab und ihre Kraftstoffleitungen verstopfen. Etwa die Hälfte ihrer wissenschaftlichen Instrumente zeigt keine Daten mehr an und ihre Leistung nimmt ab.
Das dürftige Team von Ingenieuren und Wissenschaftlern, die am Voyager-Programm im Jet Propulsion Laboratory der NASA arbeiten, unternimmt jedoch Schritte, um den einzigen beiden Raumschiffen, die im interstellaren Raum fliegen, jegliches Leben abzutrotzen, nämlich die riesige Menge an verdünntem Gas außerhalb des Einflussbereichs des Universums . Sonnenwinde der Sonne.
„Das sind Maßnahmen, die wir ergreifen wollen, um die Lebensdauer der Mission zu verlängern“, sagte Susan Dodd, Voyager-Projektmanagerin am JPL, in einem Interview mit Ars.
Die Instrumente der Voyager untersuchen kosmische Bahnen, das Magnetfeld und die Plasmaumgebung im interstellaren Raum. Sie machen keine Fotos mehr. Beide Sonden reisten über die Heliosphäre hinaus, wo von der Sonne emittierte Teilchen in das interstellare Medium strömen.
„Diese beiden Raumschiffe sind immer noch in Betrieb und liefern immer noch einzigartig wertvolle wissenschaftliche Daten, und jeder weitere Tag, den wir Daten erhalten, ist ein Segen“, sagte Dodd.
Aber Raumfahrzeugingenieure lieben Redundanz, können sich aber an Bord der Voyager nicht mehr den Luxus von Backups leisten. Das bedeutet, dass in jedem Abschnitt des Raumfahrzeugs der Ausfall eines Teils die Mission zum Stillstand bringen könnte.
„Alles auf beiden Raumschiffen ist eine Kette“, sagte Dodd. „Es gibt keine Backup-Funktionen mehr. In einigen Fällen haben wir die Dinge ausgeschaltet, um Strom zu sparen, nur um die Geräte am Laufen zu halten.“
Lösen Sie Probleme aus einer Entfernung von mehr als 12 Milliarden Meilen
Am Wochenende planten die JPL-Bodenkontrolleure, einen Software-Patch an Voyager 2 anzuschließen. Es handelt sich um einen Test, bevor das Bodenteam denselben Patch an Voyager 1 sendet, um ein Problem mit einem seiner Bordcomputer zu beheben. Dieses Problem trat erstmals im Jahr 2022 auf, als Ingenieure bemerkten, dass der Computer, der für die Steuerung der Raumsonde Voyager 1 verantwortlich war, verzerrte Statusberichte sendete, obwohl er normal funktionierte. Es stellte sich heraus, dass der Computer irgendwie in einen falschen Modus gewechselt war. Laut NASA.
Die Manager wollten den Patch auf Voyager 2 ausprobieren, bevor sie ihn an Voyager 1 schickten, die von der Erde im interstellaren Raum wegfliegt. Dies macht Beobachtungen der Umgebung von Voyager 1 für Wissenschaftler noch wertvoller.
In der Zwischenzeit entwickelten Ingenieure ein neues System zum Betrieb der Triebwerke beider Voyager-Raumschiffe. Diese unabhängig voneinander gestarteten kleinen Raketenmotoren sind unerlässlich, damit die Hauptantenne jeder Sonde auf die Erde gerichtet bleibt. In den schmalen Leitungen, die den Triebwerken Hydrazin-Treibstoff zuführen, sammeln sich Treibstoffreste an. Die NASA sagt, dass die Anhäufung in einigen Bereichen „erheblich geworden“ sei, weshalb die Ingenieure in den letzten Wochen neue Befehle an die Raumsonde gesendet hätten, um den Sonden zu ermöglichen, sich etwas mehr in jede Richtung zu drehen, bevor sie die Triebwerke zünden.
Dies wird dazu führen, dass das Raumschiff weniger und längere Starts durchführt, was jeweils zu mehr Rückständen in den Treibstoffleitungen führt. Der Nachteil dieser Änderung besteht darin, dass zur Erde zurückgesandte wissenschaftliche Daten manchmal verloren gehen können, aber im Laufe der Zeit kam das Bodenteam zu dem Schluss, dass der Plan es den Voyagern ermöglichen würde, im Laufe der Zeit mehr Daten zurückzusenden, sagte die NASA.
Mit diesen Schritten gehen die Ingenieure davon aus, dass die Kraftstoffeinlassrohre mindestens weitere fünf Jahre und „möglicherweise noch viel länger“ nicht vollständig verstopfen, sagte die NASA. Es gibt noch andere Dinge, mit denen Ingenieure versuchen können, die Lebensdauer von Triebwerken zu verlängern.
„An diesem Punkt der Mission steht das Ingenieurteam vor vielen Herausforderungen, für die wir kein Spielbuch haben“, sagte Linda Spilker, Voyager-Projektwissenschaftlerin am JPL, in einer Erklärung. „Aber sie finden immer wieder kreative Lösungen.“
Die Hochleistungs-Kommunikationsantenne mit einem Durchmesser von 12 Fuß (3,7 m) ist eines der größten Merkmale der Raumsonde Voyager. NASA/JPL-Caltech
Dodd sagte gegenüber Ars, dass das Antriebsproblem wahrscheinlich das schwerwiegendste Problem sei, mit dem die Raumsonde Voyager konfrontiert sei. Im Jahr 2017 begannen Ingenieure damit, die Sonden der Voyager in Ersatzantriebsgeräte umzuwandeln, nachdem ihre Primärraketen Anzeichen einer Verschlechterung zeigten. Beide Fahrzeuge verfügen nun über einen völlig redundanten Antrieb zur Richtungssteuerung, haben aber noch reichlich Treibstoff für weitere 10 bis 15 Jahre übrig.
Die Voyager-Sonden wurden 1977 im Abstand von zwei Wochen gestartet und nahmen unterschiedliche Wege außerhalb des Sonnensystems. Voyager 1 flog an Jupiter und Saturn vorbei und nahm dann einen schnelleren Weg in den interstellaren Raum, während Voyager 2 auf seiner äußeren Reise auf Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun traf.
Beide Raumschiffe werden von Atombatterien angetrieben, die die beim Zerfall von Plutonium entstehende Wärme in Elektrizität umwandeln. Laut Dodd erzeugen sie jedes Jahr etwas weniger Strom, was einem Rückgang von 4 Watt pro Jahr entspricht, und werden letztendlich nicht genug Strom für wichtige Raumfahrzeugsysteme produzieren. Gegen Ende dieses Jahrzehnts rechnen die Verantwortlichen mit einem Szenario, in dem sie die wissenschaftlichen Instrumente der Voyager einzeln außer Dienst stellen müssen.
Aber im Großen und Ganzen ist die Energiesituation stabil und vorhersehbar. Anfang dieses Jahres haben Ingenieure den Spannungsregler von Voyager 2 umgangen, damit das Raumschiff mehr Strom ziehen kann. Die Entscheidung bedeutet, dass die Bodenkontrolleure eines der fünf verbleibenden wissenschaftlichen Instrumente der Voyager 2 erst im Jahr 2026 deaktivieren müssen, nachdem zuvor mit der Deaktivierung eines Instruments in diesem Jahr gerechnet wurde. Bodengestützte Teams werden dasselbe mit Voyager 1 tun, das nur über vier aktive Instrumente verfügt und daher weniger Energie verbraucht, sagte Dodd.
Wenn man sich nur die Energiesituation anschaut, dürften die Voyager bis 2030 und vielleicht noch etwas länger durchhalten, bevor der Zerfall der Plutonium-Energiequelle die NASA dazu zwingt, alle ihre wissenschaftlichen Instrumente abzuschalten.
„Der Sender verbraucht etwa 200 Watt Leistung. Sobald wir diese Leistung erreichen, ist die Mission beendet“, sagte Dodd.
Selbst wenn sie nicht mehr funktionieren, werden die Voyager der NASA weiterhin die Sterne erreichen.
„Viele Dinge können kaputt gehen, bevor der Strom ausgeht“, sagte sie zu Ars. „So wie dieses Antriebsproblem auftrat, könnten noch viele andere Probleme auftreten und zum Scheitern der Mission führen.“
Aufgrund ihrer Entfernungen können die Voyager nur über die größten 230 Fuß (70 m) großen Parabolantennen im Deep Space Network der NASA oder durch die Aneinanderreihung mehrerer kleinerer Antennen kommunizieren, um schwache Signale der Raumsonde zu erkennen. Voyager 1 ist Derzeit gelegen Er ist mehr als 15 Milliarden Meilen (24 Milliarden Kilometer) von der Erde entfernt, etwa viermal größer als Plutos durchschnittliche Entfernung. Voyager 2 ist ein paar Milliarden Meilen entfernt.
Die NASA kommuniziere immer noch täglich mit Voyagers, sagte Dodd. Aber alles wird von einem kleinen Team von etwa einem Dutzend „Vollzeitäquivalenten“-Mitarbeitern erledigt, von denen sich nur etwa die Hälfte voll und ganz der Voyager widmet. Andere teilen ihre Zeit mit anderen NASA-Projekten.
Nach 46 Jahren im Weltraum sind die Voyager die langlebigste Mission der NASA, und die Tatsache, dass sie eine so lange Lebensdauer erreicht haben, um die äußeren Bereiche des Sonnensystems zu erkunden, macht ihre Erfolge noch beeindruckender.
„Sie haben viele Probleme gemeistert, und die Ingenieure waren sehr geschickt darin, diese Probleme zu meistern“, sagte Dodd. „Ich denke, der Fokus liegt jetzt darauf, 50 Leute zu erreichen und die größtmögliche Party zu veranstalten.“