Voyager 2 otrzymuje zastrzyk mocy przedłużający życie w przestrzeni kosmicznej

A czas jest najważniejszy: Voyager 1 i 2 latają od 1977 roku, a ich źródła zasilania stopniowo zanikają, zagrażając ich instrumentom. W ogromnej otchłani głębokiego kosmosu, niezrozumiale daleko od naszego Słońca, energia słoneczna nie jest opłacalna. Dlatego inżynierowie wyposażyli każdego Voyagera w trzy radioizotopowe generatory termoelektryczne lub RTG. Działają one poprzez przekształcanie ciepła z rozpadu radioaktywnego paliwa izotopowego, plutonu-238, w energię elektryczną. Są to w zasadzie baterie jądrowe — w końcu wyczerpują się, co powoduje oczekiwaną utratę 4 watów rocznie. Podczas gdy Voyager nie potrzebuje tej mocy do napędu, jest ona niezbędna do ich zdolności do zbierania naukowych odczytów odległych naładowanych cząstek i pól magnetycznych – jak dotąd jedyna szansa ludzkości na pobranie tych danych w przestrzeni międzygwiezdnej.

Dwa lata temu NASA zaczęła badać sposoby utrzymania instrumentów Voyagerów tak długo, jak to możliwe. Pierwszym krokiem w 2019 roku było wyłączenie grzałek instrumentów naukowych. to jest zajęte; Urządzenia nadal działały, mimo że temperatura spadła o około 50 stopni Celsjusza, znacznie chłodniej niż w warunkach, w których były testowane. Ale to nie wystarczyło, więc pod koniec marca zespół NASA zainicjował strategię oszczędzania energii na Voyagerze 2, która pozwala na rezerwowe zasilanie mające na celu ochronę systemów przed skokami napięcia.

Chociaż ta strategia czyni statek bardziej wrażliwym, mówi Susan Dodd, kierownik projektu Voyager w NASA Jet Propulsion Laboratory w Południowej Kalifornii, ryzyko takiego startu wydaje się bardzo niskie. Zakładając, że wszystko pójdzie dobrze, na początku jesieni rozpoczną podobne działania na Voyagerze 1. W sumie Dodd uważa, że ​​to może kupić misji naukowej sond kilka dodatkowych lat. Mówi, że Voyager to wciąż misja odkrywcza, a każdy bit danych, które statek kosmiczny otrzymuje w przestrzeni międzygwiezdnej, jest cenny. „Wciąż jestem zdumiony tymi statkami kosmicznymi i inżynierami, którzy wymyślają sprytne sposoby ich obsługi” – mówi Dodd.

Teraz 45-letni Voyagers spędzili pierwsze dwie dekady latając przez Układ Słoneczny, robiąc zdjęcia Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna podczas przybliżania. Sonda Voyager 1 uchwyciła również kultowy obraz „bladoniebieskiej plamki” odległej, młodej Ziemi. Kontynuując pracę, nadal przechwytują dane. Przeżyły swoich poprzedników, Pioneer 10 i 11, które były pierwszymi sondami, które przeleciały obok gazowych gigantów, ale zostały zamknięte ponad 20 lat temu. Oba Voyagery przeleciały obok Pasa Kuipera, regionu, w którym znajduje się Pluton i inne małe lodowe ciała. W 2012 roku Voyager 1 opuścił heliosferę, ochronną bańkę cząstek i pól magnetycznych generowanych przez Słońce, za którą znajduje się ośrodek międzygwiazdowy. Bliźniacy podążyli za nimi sześć lat później, kiedy to obaj oficjalnie znajdowali się w regionie międzygwiezdnym, płynąc z prędkością 35 000 mil na godzinę w nieznane.

Dziś Voyager 1 znajduje się 159 AU od domu, a Voyager 2 znajduje się 133 AU, podróżując w innym kierunku. (1 AU to odległość między Ziemią a Słońcem, czyli około 93 miliony mil). Statek kosmiczny z pewnością wykazuje oznaki starzenia – zespół zajmował się problemami telemetrycznymi na Voyagerze 1 w zeszłym roku – ale kosmiczne konie robocze trwają.

Nierzadko zdarza się, że misje NASA przeżywają swój oczekiwany czas życia i otrzymują przedłużenie po osiągnięciu głównych celów. Sonda Opportunity Mars przetrwała około 15 lat zamiast trzech miesięcy. Skupiony na Saturnie orbiter Cassini, obsługiwany przez NASA we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną, trwał 20 lat zamiast czterech. Ale Voyager z pewnością bierze kosmiczne ciasto. Jeśli manewr oszczędzania energii zespołu Dodda zadziała, obaj mogą osiągnąć bezprecedensową długość życia 50 lat – z „rozciągniętym celem” 200 jednostek astronomicznych około roku 2035.

Będzie to jednak wymagało poświęcenia instrumentów naukowych, jednego po drugim.

Voyager 2 nadal ma pięć instrumentów: magnetometr, skaner fal plazmowych, plazmowy eksperyment naukowy, detektor promieniowania kosmicznego i detektor cząstek naładowanych o niskiej energii. Pierwsze dwa potrzebują tylko około 2 watów, aby się włączyć, a ich elektronika jest umieszczona w korpusie sondy, więc prawdopodobnie wyłączą się jako ostatnie. Inne są umieszczone na wysięgniku pojazdu, gdzie jest mróz i zużywają od 3 do 5 watów każdy, więc wyłączenie każdego z nich zyska kolejny rok życia.

Statek kosmiczny wykorzystał również swoje instrumenty badawcze materiał międzygwiezdny i wykryć promieniowanie z niezwykle jasnego obszaru rozbłysk gamma W innej galaktyce w październiku ubiegłego roku.

Misje oparte na nowszych sondach skorzystają z trwającej nauki o słońcu Voyagera. Już w 2025 roku NASA planuje wystrzelić rakietę Mapowanie międzygwiezdne i sonda akcelerometru (IMAP), aby przeskanować heliosferę. Voyagery są już poza heliosferą, więc pomiary z bardziej odległych sond można porównać z tymi z nowych, znacznie bliższych sond. „Mienie Voyagerów tam podczas IMAP byłoby naprawdę miłe. Kiedy oglądamy obrazowanie IMAP, Voyagery będą również dokonywały cennych pomiarów lokalnie” – mówi David McComas, fizyk z Princeton, który kieruje współpracą IMAP. Porównuje to do lekarzy wykonujących tomografię komputerową mózgu osoby, aby uzyskać pełny obraz, a także biopsję, aby uzyskać szczegółowe informacje.

Voyagers nie jest jeszcze ukończony, ale mają już imponującą spuściznę. Obejmuje to sondę NASA New Horizons, która prześlizgnęła się obok Plutona w 2015 r. Znajdująca się obecnie 55 jednostek astronomicznych od Ziemi sonda ta bada krawędź heliosfery za pomocą nowszych czujników lepszych niż wyposażony w Voyagera i wykonała już zdjęcia niewykrytych obiektów. podczas wystrzeliwania Voyagerów, takich jak księżyce Plutona i Obiekt z Pasa Kuipera o nazwie Arrokoth. „Dla nas wszystkich na New Horizons, zespół Voyager, są naszymi bohaterami” – mówi Alan Stern, główny badacz współpracy i planetolog w Southwest Research Institute. New Horizons to jedyna odległa sonda wykonana przez człowieka, która wciąż działa, mówi Stern, i może działać do 2050 roku. Zespół szuka teraz nowego celu lotu.

Zainspirowani ogromnym sukcesem Voyagerów, inżynierowie już pracują nad konceptami dla następnej generacji statków kosmicznych, takich jak taki, który mógłby być zasilany laserami i światłami i który pewnego dnia mógłby wskoczyć do naszego międzygwiezdnego oceanu szybciej i dalej niż sondy z lat 70. . . Jakie rady powinni otrzymać od podróżników na długie i zdrowe życie? Po pierwsze, mówi Dodd, opłaca się mieć dużo paliwa i nadmiarowe systemy, ponieważ nawet potężne narzędzia w końcu zawodzą. I ważne jest, aby przekazywać wiedzę, mówi, na wypadek gdyby statek przeżył pokolenie inżynierów, którzy go zaprojektowali.