NASA chce, żeby Voyagerowie posuwali się do przodu z wdziękiem, więc czas poprawić oprogramowanie – Ars Technica

Czterdzieści sześć lat spędzonych w głębokim kosmosie zebrało swoje żniwo na bliźniaczym statku kosmicznym NASA Voyager. Czasami ich stare komputery robią zamieszanie, dyski się zużywają, a przewody paliwowe się zatykają. Około połowa ich instrumentów naukowych nie wyświetla już danych, a ich poziom mocy spada.

Jednakże skromny zespół inżynierów i naukowców pracujących nad programem Voyager w Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA podejmuje kroki, aby wycisnąć każdą cząstkę życia z zaledwie dwóch statków kosmicznych lecących w przestrzeni międzygwiazdowej, ogromnej ilości rozrzedzonego gazu poza wpływem wszechświata . Słoneczne wiatry słońca.

„Są to środki, które staramy się podjąć, aby przedłużyć żywotność misji” – powiedziała w wywiadzie dla Ars Susan Dodd, kierownik projektu Voyager w JPL.

Instrumenty Voyagera badają kosmiczne ścieżki, pole magnetyczne i środowisko plazmy w przestrzeni międzygwiazdowej. Nie robią już zdjęć. Obie sondy wyleciały poza heliosferę, gdzie cząsteczki emitowane przez Słońce przedostawały się do ośrodka międzygwiazdowego.

„Te dwa statki kosmiczne nadal działają, dostarczając wyjątkowo cennych danych naukowych, a każdy dodatkowy dzień, w którym otrzymujemy dane, jest błogosławieństwem” – powiedział Dodd.

Inżynierowie statków kosmicznych uwielbiają redundancję, ale nie mają już luksusu tworzenia kopii zapasowych na pokładzie Voyagera. Oznacza to, że w dowolnej części statku kosmicznego awaria jednej części może spowodować zatrzymanie misji.

„Wszystko na obu statkach kosmicznych stanowi jeden łańcuch” – powiedział Dodd. „Nie ma już możliwości tworzenia kopii zapasowych. W niektórych przypadkach wyłączyliśmy wszystko, aby oszczędzać energię, a jedynie po to, aby urządzenia działały”.

Rozwiązuj problemy z odległości ponad 12 miliardów mil

W weekend kontrolerzy naziemni JPL planowali dołączyć poprawkę oprogramowania do Voyagera 2. Jest to test, zanim zespół naziemny wyśle ​​tę samą poprawkę do Voyagera 1, aby naprawić problem z jednym z komputerów pokładowych. Problem ten pojawił się po raz pierwszy w 2022 r., kiedy inżynierowie zauważyli, że komputer odpowiedzialny za sterowanie statkiem kosmicznym Voyager 1 wysyła zniekształcone raporty o stanie, mimo że działa normalnie. Okazało się, że komputer jakimś cudem wszedł w nieprawidłowy tryb, Według NASA.

Menedżerowie chcieli wypróbować łatkę na Voyagerze 2 przed wysłaniem jej na Voyagera 1, który odlatuje od Ziemi w przestrzeni międzygwiezdnej. Dzięki temu obserwacje środowiska otaczającego Voyagera 1 są jeszcze cenniejsze dla naukowców.

W międzyczasie inżynierowie opracowali nowy system obsługi silników odrzutowych obu statków kosmicznych Voyager. Te małe silniki rakietowe – wystrzeliwane niezależnie – są niezbędne do utrzymania głównej anteny każdej sondy skierowanej w stronę Ziemi. W wąskich przewodach doprowadzających paliwo hydrazynowe do silników odrzutowych gromadzą się pozostałości paliwa. NASA twierdzi, że na niektórych liniach nagromadzenie „stało się znaczące”, dlatego w ciągu ostatnich kilku tygodni inżynierowie wysłali do statku kosmicznego nowe polecenia, aby umożliwić sondom nieco większy obrót w każdym kierunku przed uruchomieniem silników odrzutowych.

Spowoduje to, że statek kosmiczny będzie wykonywał mniejszą liczbę dłuższych startów, a każdy z nich spowoduje zwiększenie ilości pozostałości w przewodach paliwowych. Wadą tej zmiany jest to, że dane naukowe przesłane z powrotem na Ziemię mogą czasami zostać utracone, ale z biegiem czasu zespół naziemny doszedł do wniosku, że plan umożliwi Voyagerom z czasem zwracanie większej ilości danych, twierdzi NASA.

Inżynierowie spodziewają się, że dzięki tym krokom rury wlotowe paliwa nie zostaną całkowicie zatkane przez co najmniej kolejne pięć lat, a „prawdopodobnie znacznie dłużej” – podaje NASA. Są inne rzeczy, które inżynierowie mogą spróbować przedłużyć żywotność silników odrzutowych.

„Na tym etapie misji zespół inżynierów stoi przed wieloma wyzwaniami, dla których nie mamy podręcznika” – stwierdziła w oświadczeniu Linda Spilker, naukowiec zajmujący się projektem Voyager w JPL. „Ale oni ciągle wymyślają kreatywne rozwiązania”.

Dodd powiedział Arsowi, że problem z napędem jest prawdopodobnie najpoważniejszym problemem, przed jakim stoi statek kosmiczny Voyager. W 2017 roku inżynierowie rozpoczęli przekształcanie sond Voyagera w zapasowy zestaw urządzeń napędowych, po tym jak ich główne rakiety odrzutowe wykazały oznaki zużycia. Obydwa pojazdy korzystają obecnie z całkowicie nadmiarowego napędu, który kontroluje ich kierunek, ale pozostało im mnóstwo paliwa na kolejne 10–15 lat.

Sondy Voyager zostały wystrzelone w odstępie dwóch tygodni w 1977 roku i okrążyły różne ścieżki poza Układem Słonecznym. Voyager 1 przeleciał obok Jowisza i Saturna, po czym obrał szybszą drogę w przestrzeń międzygwiazdową, podczas gdy Voyager 2 podczas swojej zewnętrznej podróży napotkał Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna.

Obydwa statki kosmiczne są zasilane bateriami jądrowymi, które przekształcają ciepło powstające w wyniku rozpadu plutonu na energię elektryczną. Według Dodda wytwarzają one co roku nieco mniej energii, czyli spadek o 4 waty rocznie, i ostatecznie nie będą wytwarzać wystarczającej ilości energii elektrycznej dla ważnych systemów statków kosmicznych. Pod koniec tej dekady urzędnicy przewidują scenariusz, w którym będą musieli jeden po drugim wycofywać z eksploatacji instrumenty naukowe Voyagera.

Ale ogólnie sytuacja elektroenergetyczna jest stabilna i przewidywalna. Na początku tego roku inżynierowie ominęli regulator napięcia Voyagera 2, aby umożliwić statkowi kosmicznemu pobieranie większej mocy. Decyzja oznacza, że ​​kontrolerzy naziemni nie będą musieli dezaktywować jednego z pięciu pozostałych instrumentów naukowych Voyagera 2 aż do 2026 roku, po tym jak wcześniej spodziewano się dezaktywacji jednego instrumentu w tym roku. Zespoły naziemne zrobią to samo z Voyagerem 1, który ma tylko cztery aktywne instrumenty i dlatego zużywa mniej energii, powiedział Dodd.

Jeśli spojrzeć tylko na sytuację energetyczną, Voyager powinien przetrwać do 2030 roku, a może trochę dłużej, zanim rozpad plutonu zmusi NASA do wyłączenia wszystkich swoich instrumentów naukowych.

„Nadajnik zużywa około 200 watów mocy, więc gdy osiągniemy ten poziom mocy, będzie to koniec misji” – powiedział Dodd.

Nawet gdy przestaną działać, sondy NASA Voyager będą nadal docierać do gwiazd.

„Wiele rzeczy może się zepsuć, zanim skończy się prąd” – powiedziała Ars. „W chwili, gdy pojawił się problem z napędem, może pojawić się wiele innych problemów, które mogą spowodować niepowodzenie misji”.

Ze względu na odległości Voyagery mogą komunikować się jedynie za pośrednictwem największych anten talerzowych o długości 230 stóp (70 m) w sieci Deep Space Network NASA lub łącząc ze sobą kilka mniejszych anten w celu wykrywania słabych sygnałów pochodzących ze statku kosmicznego. Voyager 1 jest Obecnie znajduje się Znajduje się ponad 24 miliardy kilometrów od Ziemi, czyli około cztery razy więcej niż średnia odległość Plutona. Voyager 2 jest kilka miliardów mil stąd.

Dodd powiedział, że NASA nadal codziennie komunikuje się z Voyagerami. Wszystko to jednak wykonuje niewielki zespół składający się z kilkunastu „pełnoetatowych” pracowników, z których tylko około połowa jest w pełni oddana Voyagerowi. Inni dzielą swój czas z innymi projektami NASA.

Po 46 latach spędzonych w kosmosie Voyagery są najdłużej trwającą misją NASA, a fakt, że osiągnęły tak długowieczność, aby badać zewnętrzne krańce Układu Słonecznego, czyni ich osiągnięcia jeszcze bardziej imponującymi.

„Pokonali wiele problemów, a inżynierowie bardzo sprytnie sobie z nimi poradzili” – powiedział Dodd. „Myślę, że teraz skupiamy się na zgromadzeniu 50 osób i zorganizowaniu jak największej imprezy”.