NASA’s Voyager 1 bespaart energie en lost korte communicatiestop op

Het Voyager-team van NASA viert twee recente ontwikkelingen met de Voyager 1-ruimtesonde. In september werd een maandenlang project succesvol afgerond om de afnemende energievoorraad van het ruimtevaartuig te rekken. Vervolgens, op 20 oktober, loste een onverwacht verlies van communicatie met de sonde zichzelf op na 48 uur, nog voordat het team commando's naar het ruimtevaartuig kon sturen om het probleem te diagnosticeren.

Energiebesparing: De "Big Bang"

In het begin van september zijn ingenieurs erin geslaagd om drie apparaten op de Voyager 1-sonde uit te schakelen en deze te vervangen door drie alternatieven die minder stroom verbruiken. Deze energiebesparende operatie, die de bijnaam "Big Bang" kreeg, werd voltooid ongeveer zes weken nadat het missieteam dezelfde actie had uitgevoerd bij Voyager 2. De Big Bang stelt de resterende wetenschappelijke instrumenten van Voyager 1 in staat om langer te blijven functioneren dan eerder werd voorzien.

De Voyagers halen hun energie uit radio-isotopenthermo-elektrische generatoren (RTG's), die warmte van vervallend plutonium omzetten in elektriciteit. Omdat de plutoniumvoorraad voortdurend afneemt, verliezen beide sondes jaarlijks ongeveer 4 watt aan vermogen. Bijna een halve eeuw na de lancering zijn de energiemarges van de ruimtevaartuigen zo klein geworden dat het team energie moet besparen door niet-essentiële apparaten en systemen uit te schakelen.

De Big Bang was uniek omdat de vervangingen gelijktijdig moesten plaatsvinden. De zes betrokken apparaten helpen om het ruimtevaartuig warm genoeg te houden om te kunnen functioneren in de ijzige uitgestrektheid van de ruimte. Alleen door alle drie de swaps tegelijkertijd uit te voeren, kon het team zowel het stroomverbruik van Voyager 1 verminderen als garanderen dat de warmte correct over het ruimtevaartuig wordt verdeeld.

In recente jaren heeft de afnemende energievoorraad het team al gedwongen om twee wetenschappelijke instrumenten uit te schakelen. De missie startte in 1977 met tien specifieke wetenschappelijke instrumenten, waarvan sommige werden uitgeschakeld na de ontmoetingen met de planeten. Andere instrumenten bleven aan om de buitenste regio van de heliosfeer te bestuderen — een bubbel van deeltjes en magnetische velden die door de zon wordt gecreëerd. Inmiddels reizen de Voyagers door de interstellaire ruimte, het gebied buiten de heliosfeer, en zijn zij de enige ruimtevaartuigen die deze regio direct bestuderen. Zonder de Big Bang-operatie had de missie al in de zomer van 2027 een volgend instrument op Voyager 1 moeten uitschakelen.

Kortstondig signaalverlies

Ondanks de energiebesparingen blijft het team alert op onverwachte gebeurtenissen, zoals het recente incident waarbij het contact met Voyager 1 kortstondig werd verbroken op 18 en 19 oktober. Het Deep Space Network van NASA — grote antennes op drie locaties wereldwijd die worden gebruikt om te communiceren met ruimtevaartuigen bij de maan en daarbuiten — kon tijdens twee geplande communicatiepogingen, 24 uur uit elkaar, geen radiosignaal detecteren van de sonde. De sonde bevindt zich inmiddels op 16 miljard mijl (24 miljard kilometer) van de aarde. Het signaal verscheen weer op 20 oktober, en sindsdien is de communicatie hersteld.

Ingenieurs onderzoeken nog steeds wat het communicatieverlies heeft veroorzaakt. Tot nu toe is vastgesteld dat één groep stuwraketten uitviel en dat hun reserveonderdelen werden geactiveerd. Een dergelijke overschakeling is geprogrammeerd om automatisch te gebeuren als de computers van het ruimtevaartuig onregelmatigheden detecteren bij de actieve stuwraketten. Deze automatische reactie staat bekend als fault protection en instrueert het ruimtevaartuig om zichzelf in een veilige, stabiele configuratie te plaatsen en normale operaties te pauzeren, zodat ingenieurs tijd hebben om het probleem te diagnosticeren en actie te ondernemen.

"Dit is de eerste keer dat we zien dat het ruimtevaartuig zoiets doet, maar we zijn ook op een punt in de missie aangekomen waar we het onverwachte moeten verwachten," aldus Kareem Badaruddin, missiemanager van Voyager bij NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië. "We zijn opgelucht dat we weer in contact staan met Voyager 1 en we zijn gretig om te begrijpen wat er is gebeurd."

Historische mijlpaal

Terwijl het onderzoek doorgaat, raast Voyager 1 met een snelheid van 38.000 mph (61.155 kph) richting een belangrijke mijlpaal: op 18 november zal het ruimtevaartuig, dat verder heeft gereisd dan welk door mensen gemaakt object ook, op 16,09 miljard mijl (25,89 miljard kilometer) afstand van de aarde staan. Dit is gelijk aan één lichtdag — de afstand die licht in één dag kan afleggen.

Dit betekent dat de radiogolven die worden gebruikt om met de sonde te communiceren, 24 uur nodig hebben om hem te bereiken, en dat de radiogolven die het antwoord van het ruimtevaartuig dragen, opnieuw 24 uur onderweg zijn.

"Als je 'hallo' wilt zeggen tegen Voyager, stuur je je bericht, ga je naar huis en wacht je twee dagen voordat je eindelijk een reactie krijgt," zegt Suzanne Dodd, projectmanager van Voyager bij JPL.

Het ruimtevaartuig zal bij het passeren van de grens van één lichtdag geen verandering in zijn omgeving waarnemen, noch zal er iets veranderen aan boord. De betekenis van deze mijlpaal ligt in de demonstratie van de enorme uitgestrektheid van het universum en het uithoudingsvermogen van de verste ontdekkingsreiziger van de mensheid.

Voor meer informatie over de Voyager-missie van NASA, bezoek: https://science.nasa.gov/mission/voyager