Wie Voyager-Sonden Jahrzehnte nach ihrem Start weitermachen

Pasadena, Kalifornien (CNN) Als die Voyager-Sonden im Jahr 1977 wochenlang getrennt waren, hatte niemand damit gerechnet, dass sich die Lebensdauer der Zwillingsraumsonde von vier Jahren auf 45 Jahre verlängern würde und noch bestehen würde.

Jetzt entwickelt das Missionsteam seine Stromversorgungs- und Instrumentenstrategien für Voyager 1 und 2 weiter, damit beide Sonden weiterhin wertvolle Daten sammeln können, während sie unbekanntes interstellares Gebiet erkunden.

Voyager 1 ist derzeit das am weitesten von der Erde entfernte Raumschiff Sie ist 15 Milliarden Meilen (24 Milliarden Kilometer) entfernt, während Voyager 2 mehr als 12 Milliarden Meilen (20 Milliarden Kilometer) von der Erde entfernt ist. Beide befinden sich im interstellaren Raum und sind die einzigen Raumsonden, die außerhalb der Heliosphäre operieren, der Blase aus Magnetfeldern und Teilchen der Sonne, die sich über die Umlaufbahn von Pluto hinaus erstreckt.

Als einzige Erweiterung der Menschheit außerhalb der schützenden Blase der Heliosphäre sind die beiden Sonden auch auf ihren kosmischen Reisen allein, da sie in unterschiedliche Richtungen reisen.

Stellen Sie sich vor, dass sich die Planeten des Sonnensystems auf einer Ebene befinden. Die Flugbahn von Voyager 1 führte nach dem Passieren von Saturn nach oben und aus der Planetenebene heraus, sagte Susan Dodd, Voyager-Projektmanagerin am Jet Propulsion Plane der NASA, während Voyager 2 über die Spitze von Neptun flog und sich nach unten und aus der Planetenebene heraus bewegte. Labor in Pasadena, Kalifornien.

Die von diesen langlebigen Sonden gesammelten Informationen helfen Wissenschaftlern dabei, mehr über die kometenähnliche Form der Heliosphäre zu erfahren und herauszufinden, wie sie die Erde vor energiereichen Teilchen und Strahlung im interstellaren Raum schützt.

Die unschätzbar wertvollen Daten von Voyager 2 werden von seinen fünf wissenschaftlichen Instrumenten erfasst und zur Erde zurückgesendet, während Voyager 1 immer noch über vier betriebsbereite Instrumente verfügt, nachdem eines davon bei der Mission zuvor ausgefallen war.

Aber Dodd sagte, es sei viel Sorgfalt und Überwachung erforderlich, um die „Senioren“ am Laufen zu halten.

„Ich beschreibe sie sozusagen als Zwillingsschwestern“, sagte Dowd gegenüber CNN. „Einer hat sein Gehör verloren und braucht Hörgeräte, und ein anderer hat seinen Tastsinn verloren. Daher versagen sie mit der Zeit unterschiedlich. Aber insgesamt sind sie für ihr Alter ziemlich gesund.“

Instrumente zur Beobachtung von Planeten, während die Voyager-Sonde in den 1980er Jahren das Sonnensystem bereiste, seien abgeschaltet worden, um den Speicher für die 1990 begonnene interstellare Mission wiederzuverwenden, sagte Dodd. Voyager 1 erreichte die atmosphärische Grenze im Jahr 2012, während die langsamere Voyager 2 sie überquerte die Grenze. im Jahr 2018.

Beide Voyager-Sonden basieren auf thermoelektrischen Radioisotop-Generatoren. Ein Kernkraftwerk verliert 4 Watt pro Jahr, weil das Plutonium, auf das es angewiesen ist, langsam zerfällt und seine Wärme in Strom umgewandelt wird. Im Laufe der Zeit befahl das Voyager-Team den Sonden, Instrumentenheizungen und andere nicht wesentliche Systeme auszuschalten.

„Aber (Voyager) wird auch sehr kalt und wir müssen die Treibstoffleitungen warm genug halten, etwa 2 Grad Celsius.“ (35,6 Grad Fahrenheit). Wenn sie einfrieren, verlieren wir möglicherweise unsere Fähigkeit, auf die Erde zu zeigen. Es geht also um ein Gleichgewicht zwischen Energie und Wärme und darum, wie wir das Raumschiff betreiben“, sagte Dodd.

empfindliche Gleichgewicht

Das Team war angenehm überrascht, dass die Instrumente neu kalibriert wurden, um bei der Datenerfassung etwas empfindlicher zu werden, da einige Voyager-Detektoren bei kälteren Temperaturen besser funktionieren.

„Eine Möglichkeit, es zu betrachten“, sagte Linda Spilker, Voyager-Projektwissenschaftlerin am Jet Propulsion Laboratory, „besteht darin, sich Voyager als Hütten auf einem Berggipfel vorzustellen, und dort draußen ist es sehr kalt. Schalten Sie das Licht im Inneren aus, um zu sparen.“ Ihre Energie. Sie müssen auch den Thermostat absenken, und mit funktioniert es immer noch einwandfrei.

Voyager 2 begann mit der Verwendung einer kleinen Notstromreserve, die Teil eines Sicherheitsmechanismus war, der es der Raumsonde ermöglichen würde, ein anderes wissenschaftliches Instrument bis 2026 statt in diesem Jahr auszuschalten. Der Sicherheitsmechanismus, der die Instrumente schützt, wenn sich der Stromfluss im Raumfahrzeug drastisch ändert, enthält eine kleine Energiemenge, die als Backup-Stromkreis dient.

Jetzt kann diese Energie genutzt werden, um die Instrumente der Voyager 2 am Laufen zu halten.

Die elektrischen Systeme des Raumfahrzeugs sind immer noch weitgehend stabil, daher kam das Team zu dem Schluss, dass es sich um ein geringes Risiko im Vergleich zum größeren Vorteil handelte, der darin besteht, wissenschaftliche Daten sammeln zu können. Das Team wird die Bemühungen um Voyager 2 weiterhin überwachen und bei Schwankungen entsprechend handeln.

Wenn diese Strategie für Voyager 2 funktioniert, könnte sie auch auf Voyager 1 umgesetzt werden, wo das Team die Abschaltung eines weiteren wissenschaftlichen Instruments auf der Raumsonde im Jahr 2024 in Betracht ziehen muss.

„Anstatt ein wissenschaftliches Instrument auszuschalten, würden wir wahrscheinlich etwas sehr Kreatives, technisches tun wollen, um ein weiteres Jahr an wissenschaftlichen Daten zu erhalten“, sagte Dodd. „Es treibt das Raumschiff auf eine Weise an, für die es nie gedacht war.“

Das Plasma Science-Instrument auf Voyager 2 ist noch in Betrieb und kann daher direkte Messungen der Plasmadichte im interstellaren Raum durchführen. Weltraumplasma besteht aus geladenen Teilchen, deren Bewegung durch elektrische und magnetische Kräfte gesteuert wird NASA.

„Stellen Sie es sich wie einen Weltraumozean mit Wellen, Turbulenzen und ständiger Aktivität vor, und die Voyager-Instrumente können messen, was vor sich geht“, sagte Spilker. „Bevor Sie an einen neuen Ort reisen, sagen Sie voraus, was Sie dort zu finden glauben. Mit der Voyager haben wir gelernt, überrascht zu sein.“

Wissenschaftler erwarteten, dass die Plasmadichte abnehmen würde, je weiter sich die Voyager von der Sonne entfernte, doch stattdessen nahm sie zu. Spilker sagte, die Sonden könnten die Erschütterungen messen und beobachten, während sie sich von der Sonne ausbreiten.

Solange sowohl Voyager 1 als auch Voyager 2 gesund bleiben, werden die alternden Sonden ihre rekordverdächtigen Missionen wahrscheinlich noch viele Jahre lang fortsetzen.