Abonneer u op de Wonder Theory-nieuwsbrief van CNN. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke vooruitgang en meer.
CNN
—
Ingenieurs van de US Space Agency (NASA) zijn erin geslaagd een reeks voortstuwingsmotoren te bedienen die al tientallen jaren niet meer door het Voyager 1-ruimtevaartuig waren gebruikt, om een probleem op te lossen dat mogelijk verhindert dat het 47 jaar oude ruimtevaartuig met de aarde communiceert van miljarden kilometers ver.
Toen Voyager 1 op 5 september 1977 de ruimte in werd gelanceerd, had niemand verwacht dat de sonde vandaag de dag nog steeds operationeel zou zijn.
Vanwege de uitzonderlijk lange missieduur heeft Voyager 1 problemen met het verouderen van zijn onderdelen in de koude buitenste gebieden buiten ons zonnestelsel. Wanneer zich een probleem voordoet, moeten ingenieurs van het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Pasadena, Californië, creatief te werk gaan en tegelijkertijd voorzichtig zijn met hoe het ruimtevaartuig op eventuele veranderingen reageert.
Voyager 1 is momenteel het verste ruimtevaartuig van de aarde, ongeveer 24 miljard kilometer. Het ruimtevaartuig opereert buiten de heliosfeer – de bel van magnetische velden en deeltjes van de zon die zich ver buiten de baan van Pluto uitstrekt – waar zijn instrumenten rechtstreeks de interstellaire ruimte bemonsteren.
Eerder dit jaar ontdekten ingenieurs een probleem toen een brandstofleiding in een van de stuwraketten van de Voyager verstopt raakte. Als de motoren verstopt zijn, kunnen ze niet genoeg stroom genereren om het ruimtevaartuig stabiel te houden. De stuwraketten van Voyager houden het ruimtevaartuig in een richting waarin het met de aarde kan communiceren.
Als Voyager 1 niet zo was gepositioneerd dat de antenne naar de aarde was gericht, zou het ruimtevaartuig geen opdrachten van het controlecentrum kunnen ‘horen’ of gegevens kunnen verzenden, aldus Kala Cofield, een specialist in mediarelaties bij JPL.
‘Als de motoren die de antenne naar de aarde gericht houden geblokkeerd raken, betekent dit het einde van de missie’, zei ze.
Het team realiseerde zich dat ze commando’s naar het ruimtevaartuig moesten sturen om over te schakelen naar een andere set motoren, maar de oplossing zou niet eenvoudig zijn.
Dit is niet de eerste keer dat Voyager 1 de afgelopen decennia heeft moeten overstappen op een andere set stuwraketten. Gelukkig beschikt het ruimtevaartuig over drie sets stuwraketten: twee sets stuwraketten voor stuwkracht en één set speciaal voor koerscorrectiemanoeuvres.
Voyager 1 gebruikte zijn stuwraketten voor verschillende doeleinden tijdens zijn scheervluchten langs Jupiter en Saturnus in respectievelijk 1979 en 1980.
Nu bevindt het ruimtevaartuig zich op een vast traject weg van ons zonnestelsel, dus het heeft slechts één stel stuwraketten nodig om de antenne op de aarde gericht te houden. Om de stuwraketten van brandstof te voorzien, wordt vloeibare hydrazine omgezet in een gas en vrijgegeven in ongeveer 40 korte trekjes per dag om de Voyager 1 correct georiënteerd te houden.
Na verloop van tijd ontdekten ingenieurs dat de brandstofslang in de stuwraketten verstopt kon raken met siliciumdioxide, een bijproduct van de veroudering van het rubberen membraan in de brandstoftank. Naarmate de waaiers verstopt raken, genereren ze minder stroom.
In 2002 gaf het team Voyager 1 de opdracht om over te schakelen op een tweede set omgekeerde stuwraketten toen de eerste set tekenen van verstopping vertoonde. Ingenieurs schakelden vervolgens in 2018 weer over op de omgekeerde stuwkrachtmotor, toen de tweede assemblage ook tekenen van verstopping vertoonde.
Maar toen het team onlangs de staat van de koerscorrectiemotoren van Voyager onderzocht, waren ze meer verstopt dan de vorige twee sets motoren.
Toen het team de Voyager zes jaar geleden voor het eerst ombouwde naar koerscorrigerende motoren, was de buisopening 0,25 millimeter breed. Maar nu heeft de blokkade het geslonken tot 0,0015 inch (0,035 millimeter) – de helft van de breedte van een mensenhaar, volgens NASA.
Het is tijd om terug te gaan naar een andere reeks houdingsspecifieke aandrijflijnen.
Naarmate Voyager 1 en zijn tweelingsonde, Voyager 2, ouder worden, schakelt het missieteam langzaam niet-essentiële systemen op beide ruimtevaartuigen uit om energie te besparen, inclusief verwarmingstoestellen. Als gevolg hiervan waren de componenten van Voyager 1 nu veel koeler, en het team wist dat het niet zomaar een commando naar Voyager 1 kon sturen om onmiddellijk over te schakelen naar een van de eenrichtingsmotoren zonder iets te doen om ze op te warmen.
Maar Voyager 1 heeft niet genoeg kracht om de verwarming weer aan te zetten zonder iets anders uit te zetten, en zijn wetenschappelijke instrumenten zijn te waardevol om uit te zetten als ze niet weer aan gaan, aldus het team.
Nadat ze terug naar de tekentafel waren gegaan, realiseerde het team zich dat het mogelijk was om een van de hoofdverwarmers van het ruimtevaartuig ongeveer een uur lang uit te schakelen, waardoor ingenieurs de boegschroefverwarmers konden inschakelen en veilig konden overschakelen.
Dit plan werkte en op 27 augustus vertrouwde Voyager 1 weer op een van zijn oorspronkelijke voortstuwingsgroepen om contact met de aarde te behouden.
Het team heeft stappen ondernomen om de stuwraketten minder te gebruiken en verwacht nog twee tot drie jaar uit de oorspronkelijke batch te kunnen halen, zegt Todd Barber, voortstuwingsingenieur van Voyager.
Zodra het ruimtevaartuig deze set stuwraketten heeft uitgeput, is de enige overgebleven optie van Voyager 1 een andere set stuwraketten die al verstopt zijn.
“Alle beslissingen die we in de toekomst moeten nemen zullen veel meer analyse en voorzichtigheid vergen dan voorheen”, zei Voyager-projectmanager Susan Dodd in een verklaring.
Voyager 2 onderging ook aandrijfwissels in 1999 en 2019, en “de situatie daar is minder nijpend”, zei Barber. Voyager 2 heeft meer dan 20 miljard kilometer van de aarde afgelegd.
De informatie die door deze langlevende sondes wordt verzameld, helpt wetenschappers meer te weten te komen over de komeetachtige vorm van de heliosfeer en hoe deze de aarde beschermt tegen energetische deeltjes en straling in de interstellaire ruimte.
