Voyager 1 schakelt instrument uit voorafgaand aan ambitieuze ‘Big Bang’-oplossing

Reiziger 1, de verste ruimtevaartuig van onze planeetheeft een ander wetenschappelijk instrument uitgeschakeld terwijl het de onbekende interstellaire ruimte verkent – ​​een stap die tijd zou kunnen kopen voor een ambitieuze poging om de indrukwekkende levensduur van de sonde te verlengen.

NASA stuurde op 17 april een bevel om het Low-energy Charged Particles-experiment (LECP) van het ruimtevaartuig te deactiveren in de hoop energie te besparen terwijl Voyager 1 met de dag verder van de aarde reist, aldus het agentschap. Hetzelfde instrument, dat de structuur van de ruimte tussen sterren meet, werd in maart 2025 uitgeschakeld op de tweelingbroer van Voyager 1, Voyager 2.

De sondes werden in 1977 met een tussenpoos van enkele weken gelanceerd, elk uitgerust met een suite van 10 wetenschappelijke instrumenten bedoeld om hun flybys van Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus te helpen. Voyager 1 bevindt zich momenteel op ongeveer 25,40 miljard kilometer (16 miljard mijl) van de aarde, terwijl Voyager 2 ongeveer 21,35 miljard kilometer (13 miljard mijl) verwijderd is.

Ze zijn het enige actieve ruimtevaartuig buiten de heliosfeerde zonnebel van magnetische velden en deeltjes die zich tot ver buiten de baan van Pluto uitstrekt. Door de sondes veel langer in bedrijf te houden dan hun verwachte levensduur van vijf jaar, moesten verschillende instrumenten in de loop van de tijd worden uitgeschakeld om de beperkte stroomvoorziening van elk ruimtevaartuig te behouden.

“Hoewel niemand de voorkeur heeft om een ​​wetenschappelijk instrument uit te schakelen, is het wel de beste beschikbare optie”, zegt Kareem Badaruddin, Voyager-missiemanager bij het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Pasadena, Californië.
“Voyager 1 heeft nog steeds twee resterende operationele wetenschappelijke instrumenten: een die naar plasmagolven luistert en een die magnetische velden meet. Ze werken nog steeds uitstekend en sturen gegevens terug vanuit een gebied in de ruimte dat geen enkel ander door mensen gemaakt ruimtevaartuig ooit heeft verkend. Het team blijft gefocust op het zo lang mogelijk aan de gang houden van beide Voyagers.”

Er zijn nog drie functionerende wetenschappelijke instrumenten aanwezig op Voyager 2.

Ingenieurs hopen dat de nieuwste opofferingsactie Voyager 1 lang genoeg kan laten werken zodat het team mogelijk een upgrade kan uitrollen, bijgenaamd ‘de oerknal’, waarmee de recordbrekende sonde dieper de ruimte in kan blijven verkennen – en misschien zelfs enkele van zijn wetenschappelijke instrumenten opnieuw kan opstarten.

Beide Voyager-sondes werken op radio-isotoop thermo-elektrische generatoren, of apparaten die de warmte die wordt geleverd door rottend plutonium omzetten in elektriciteit. Sinds de sondes bijna een halve eeuw geleden begonnen te vliegen, verliezen ze naar schatting 4 watt aan vermogen per jaar.

Het beheersen van de langzame maar gestage stroomafname dwingt ingenieurs tot een evenwichtsoefening waarbij de inzet hoog is. Als u instrumenten en verwarmingstoestellen uitschakelt in de ijskoude temperaturen van de interstellaire ruimte, bestaat het risico dat de sondes onherstelbaar afkoelen. Als de brandstofleidingen bevriezen, zou het ruimtevaartuig het vermogen verliezen om zijn antennes op de aarde gericht te houden, en zouden NASA-teams het contact met hen verliezen, waardoor de missies feitelijk zouden eindigen.

Ingenieurs zijn van mening dat het afsluiten van het merendeel van het Low-Energy Charged Particles-experiment Voyager 1 in staat zal stellen om ongeveer een jaar met twee functionele instrumenten te blijven vliegen. Als de levensduur van de missie zo lang wordt verlengd, zou Voyager 1 zijn 50-jarig jubileum kunnen vieren, een deadline die de weg vrijmaakt voor een van de meest ondernemende stappen van het team tot nu toe.

Het team zal proberen een grote verandering teweeg te brengen in de Voyager-sondes, door een aantal apparaten uit te schakelen en alternatieven in te schakelen die minder stroom verbruiken – waarbij het evenwicht wordt gehandhaafd tussen het warm houden van elk ruimtevaartuig en het blijven verzamelen van wetenschappelijke gegevens.

Deze ‘Big Bang’ zou in één keer plaatsvinden, voor één ruimtevaartuig tegelijk. Voyager 2, die wat meer kracht heeft en relatief dichter bij de aarde staat, zal in mei en juni in eerste instantie als proefobject dienen.

Als de oerknal op Voyager 2 succesvol is, zal het team in juli dezelfde manoeuvre op Voyager 1 proberen – en als dat werkt, krijgt het Low-energy Charged Particles-experiment mogelijk een tweede kans om de cruciale verzameling gegevens in de interstellaire ruimte voort te zetten.

“Met LECP ontdekten we eigenschappen en effecten van kosmische straling en zonnedeeltjes, en ‘voelden’ we de veranderingen in de regio om ons heen die bepaalden wanneer Voyager vanuit het zonnestelsel de interstellaire ruimte was binnengegaan”, schreef Matt Hill, hoofdonderzoeker van het instrument bij het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, in een e-mail.

“We hopen dat het nieuwste plan van de Voyager-ingenieurs LECP op Voyager 1 weer van stroom zal kunnen voorzien, zodat we kunnen blijven leren welke verrassingen Voyager te wachten staan ​​in deze verre gebieden van de ruimte,” voegde hij eraan toe. “Ze hebben een goede staat van dienst als het gaat om het verrichten van wonderen die de resterende stroomvoorziening oprekken, maar uiteindelijk zal aan deze reeks een einde komen.”

Tijdens een geplande rolmanoeuvre op 27 februari merkte het missieteam dat het vermogensniveau van Voyager 1 onverwacht daalde. Het ruimtevaartuig voert dergelijke manoeuvres routinematig uit om zijn magnetometerinstrument te kalibreren, dat magnetische velden en omgevingen in de interstellaire ruimte meet..

Als de energieniveaus van Voyager 1 nog lager zouden worden, zou een dergelijke daling een autonome failsafe activeren, het onderspanningsfoutbeveiligingssysteem genoemd. Het systeem zou onderdelen van de Voyager uitschakelen, en het herstellen van alles wat tijdens het automatische proces werd uitgeschakeld zou een langdurige en riskante herstelinspanning van technici ter plaatse vergen.

“Ik beschouw foutbescherming als een vangnet voor een trapezekunstenaar – het is er, maar eigenlijk mag de trapezekunstenaar de trapeze nooit loslaten”, zei Badaruddin. “Foutbescherming brengt het ruimtevaartuig in een veilige staat, maar we moeten ervan herstellen en ‘weer op de trapeze gaan staan.’”

Foutbescherming stopt ook tijdelijk de overdracht van wetenschappelijke gegevens van Voyager naar de aarde en vergroot het risico dat wetenschappelijke instrumenten niet goed worden ingeschakeld, zei hij.

Missie-ingenieurs waren klaar om in actie te komen en raadpleegden een lijst die ze jaren geleden samen met het wetenschapsteam hadden opgesteld over de volgorde waarin ze verschillende instrumenten wilden uitschakelen, terwijl ze ervoor wilden zorgen dat Voyager 1 nog steeds een levensvatbare wetenschappelijke missie kon uitvoeren.

Het experiment met laag-energetische geladen deeltjes stond bovenaan de lijst. Bijna 49 jaar lang heeft het instrument geladen deeltjes zoals ionen, elektronen en kosmische straling gemeten die afkomstig zijn uit ons zonnestelsel en uit het Melkwegstelsel in bredere zin. De metingen hebben ongekende gegevens opgeleverd over gebieden met verschillende dichtheid buiten de heliosfeer.

De subsystemen van het instrument omvatten een telescoop en een magnetosferische deeltjesanalysator, die een zicht van 360 graden hebben dankzij een roterend platform dat wordt aangedreven door een stappenmotor.

Die kleine motor, die slechts 0,5 watt verbruikt, blijft ingeschakeld – wat betekent dat het instrument zelf in de toekomst nieuw leven kan worden ingeblazen als er voldoende stroom is.

Op aarde werd de stappenmotor getest tot ongeveer 250.000 stappen, genoeg om te functioneren tijdens de scheervluchten van de Voyager 1 langs Jupiter en Saturnus gedurende een periode van vier jaar.

“De stepper heeft bijna 49 jaar feilloos gewerkt en ruim 8,5 miljoen stappen gemaakt”, schreef Stamatios Krimigis, hoofdonderzoeker van het instrument bij het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, in een e-mail. “En verbazingwekkend genoeg bleef de temperatuur stijgen nadat we de aanvullende LECP-verwarming hadden uitgeschakeld om energie te besparen, en de temperatuur daalde tot –62 graden Celsius.
Dit is het materiaal waar dromen van gemaakt zijn!”

Meld u aan voor CNN’s Wonder Theory wetenschappelijke nieuwsbrief. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke ontwikkelingen en meer.