Wie Voyager-Sonden Jahrzehnte nach ihrem Start weiterlaufen

Pasadena, Kalifornien (CNN) Als die Voyager-Sonden 1977 wochenlang getrennt wurden, erwartete niemand, dass das Zwillingsraumschiff von vier Jahren auf 45 Jahre ausdehnen und immer noch gehen würde.

Jetzt führt das Missionsteam Innovationen bei der Stromversorgung und den Instrumentenstrategien auf Voyager 1 und 2 ein, damit beide Sonden weiterhin wertvolle Daten sammeln können, während sie unerforschtes interstellares Territorium erkunden.

Voyager 1 ist derzeit fast das am weitesten von der Erde entfernte Raumschiff Es ist 15 Milliarden Meilen (24 Milliarden km) entfernt, während Voyager 2 mehr als 12 Milliarden Meilen (20 Milliarden km) von der Erde entfernt ist. Beide befinden sich im interstellaren Raum und sind die einzigen Raumfahrzeuge, die außerhalb der Heliosphäre operieren, der Blase aus Magnetfeldern und Partikeln 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 allein auf ihren kosmischen Reisen, da sie in verschiedene Richtungen reisen.

Stellen Sie sich die Planeten des Sonnensystems als auf einer Ebene befindlich vor. Die Flugbahn von Voyager 1 führte ihn nach oben und aus der Planetenebene heraus, nachdem er Saturn passiert hatte, sagte Susan Dodd, Voyager-Projektmanagerin beim Jet Propulsion Plane der NASA, während Voyager 2 über die Spitze von Neptun hinwegflog und sich nach unten und aus der Planetenebene bewegte. Labor in Pasadena, Kalifornien.

Die von diesen langlebigen Sonden gesammelten Informationen helfen Wissenschaftlern, etwas über die kometenähnliche Form der Heliosphäre zu lernen und 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 zurückgeschickt, während Voyager 1 noch vier betriebsbereite Instrumente hat, nachdem eines von ihnen bei der früheren Mission gescheitert ist.

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

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

Instrumente, die entwickelt wurden, um Planeten zu beobachten, während die Voyager-Sonde in den 1980er Jahren das Sonnensystem bereiste, wurden abgeschaltet, um den Speicher für die interstellare Mission wiederzuverwenden, die 1990 begann, sagte Dodd. Voyager 1 erreichte die atmosphärische Grenze im Jahr 2012, während die langsamere Voyager 2 überquerte die Grenze im Jahr 2018.

Beide Voyager-Sonden beruhen auf thermoelektrischen Radioisotopgeneratoren. 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 Kraftstoffleitungen 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 ist also ein Gleichgewicht zwischen Energie und Wärme und wie wir das Raumschiff betreiben“, sagte Dodd.

empfindliche Gleichgewicht

Das Team war angenehm überrascht, dass die Instrumente neu kalibriert wurden, um beim Sammeln von Daten etwas empfindlicher zu werden, da einige Voyager-Detektoren bei Kälte besser funktionieren.

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

Voyager 2 begann damit, eine kleine Notstromreserve zu verwenden, die Teil eines Sicherheitsmechanismus war, der es dem Raumschiff ermöglichen wird, ein anderes wissenschaftliches Instrument bis 2026 abzuschalten, anstatt in diesem Jahr. Der Sicherheitsmechanismus, der die Instrumente schützt, wenn sich der elektrische Fluss im Raumfahrzeug drastisch ändert, enthält eine kleine Menge Strom, die als Backup-Schaltung dient.

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

Die elektrischen Systeme des Raumfahrzeugs sind immer noch weitgehend stabil, daher entschied das Team, dass es ein kleines Risiko für die größere Belohnung sei, wissenschaftliche Daten sammeln zu können. Das Team wird die Bemühungen von Voyager 2 weiterhin überwachen und bei Schwankungen entsprechend handeln.

Wenn diese Strategie für Voyager 2 funktioniert, könnte sie auch auf Voyager 1 implementiert werden, wo das Team erwägen muss, 2024 ein weiteres wissenschaftliches Instrument auf dem Raumschiff zu schließen.

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

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

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

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

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