W skrócie
- NASA z powodzeniem wykonała procedurę "Wielki Wybuch" na sondzie Voyager 2, co pozwoli utrzymać trzy instrumenty naukowe w działaniu przez co najmniej kolejny rok.
- Operacja wymagała ogromnej precyzji, ponieważ z powodu 40-godzinnego opóźnienia w sygnale inżynierowie nie mogli kontrolować przebiegu prac na żywo z Ziemi.
- Sondy Voyager, otwiera się w nowym oknie tracą moc przez rozpad plutonu w generatorach RTG, co wymusza częściowe wyłączanie lub przepinanie aparatury, aby zapewnić zasilanie kluczowych systemów grzewczych statku.
- Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie
"Wielki Wybuch". Voyager 2 zyskał dodatkowy rok pracy
Inżynierowie z Jet Propulsion Laboratory w NASA przeprowadzili 4 sierpnia 2026 r. skomplikowaną procedurę zarządzania energią na pokładzie sondy Voyager 2. Operacja, którą wewnątrz zespołu ochrzczono mianem "Big Bang" ("Wielki Wybuch"), polegała na jednoczesnej zamianie kilku urządzeń zużywających prąd na ich mniej prądożerne odpowiedniki. Dzięki temu rozwiązaniu wszystkie trzy pozostałe instrumenty naukowe statku pozostaną sprawne przez co najmniej kolejny rok.
Brak podjęcia tego działania wymusiłby wyłączenie jednego z czujników jeszcze przed końcem 2026 r. Oznaczałoby to nieodwracalną utratę części jedynej ludzkiej sieci badawczej znajdującej się bezpośrednio w przestrzeni międzygwiazdowej, której nie zastąpi żaden z obecnie planowanych ani finansowanych projektów. Wprowadzone zmiany pozwoliły uniknąć scenariusza wyłączania kolejnych urządzeń badawczych przy jednoczesnym utrzymaniu odpowiedniej temperatury statku w przestrzeni kosmicznej.
Sporym wyzwaniem było jednoczesne wykonanie kilku operacji. Sygnał wysłany z Ziemi przez sieć Deep Space Network potrzebuje około 20 godzin, aby dotrzeć do Voyagera 2, a odpowiedź zwrotna wymaga kolejnych 20 godzin (w przypadku Voyagera 1 są to już prawie 24 godziny, czyli jedna doba świetlna, o czym informowaliśmy w GeekWeeku). Ze względu na 40-godzinny czas podróży sygnału w obie strony inżynierowie nie mogli monitorować przebiegu operacji na żywo. Wszystkie polecenia musiały zostać zaplanowane z niezwykłą dokładnością, a potencjalne problemy - przewidziane z wyprzedzeniem.
Uzyskana oszczędność energii pozwoli na dalszą pracę trzech instrumentów: magnetometru (MAG), podsystemu fal plazmy (PWS) oraz podsystemu promieniowania kosmicznego (CRS). Statek znajduje się obecnie w odległości ok. 21,5 mld km od Ziemi i porusza się z prędkością ok. 55 370 km/h.
Zobacz również:
Spadek mocy. NASA musiała wyłączyć część aparatury
Sondy z serii Voyager czerpią energię z trzech generatorów radioizotopowych (MHW-RTG), które przetwarzają ciepło pochodzące z naturalnego rozpadu plutonu-238 na energię elektryczną. Przekształcenie to zachodzi przy wykorzystaniu zjawiska zwanego efektem Seebecka. Różnica temperatur między gorącą częścią zawierającą pluton a zimną przestrzenią kosmiczną generuje napięcie elektryczne w półprzewodnikach krzemowo-germanowych.
Pluton-238 ulega jednak ciągłemu rozpadowi, a jego okres połowicznego rozpadu wynosi 87,7 lat. W efekcie spadek ilości generowanego ciepła przekłada się na coroczną utratę ok. 4 watów mocy elektrycznej. W momencie startu w 1977 r. generatory wytwarzały blisko 470 watów, natomiast po niemal 49 latach wartość ta spadła o ponad 50 proc.
Generatory RTG muszą zasilać nie tylko aparaturę badawczą, ale również systemy grzewcze chroniące podzespoły przed zamarznięciem w temperaturze bliskiej zera absolutnego, wynoszącej około -273 °C. Wyłączenie niewłaściwego elementu i spadek temperatury poniżej dopuszczalnej granicy doprowadziłyby do nieodwracalnej awarii. Z tego powodu operację wymiany urządzeń trzeba było wykonać symultanicznie.
Od 2024 r. kurczący się budżet energetyczny wymusił stopniowe wyłączanie aparatury. Na Voyagerze 2 podsystem badania plazmy wyłączono we wrześniu 2024 r., a instrument do pomiaru cząstek o niskiej energii w marcu 2025 r. Z kolei na Voyagerze 1 wyłączono podsystem promieniowania kosmicznego w lutym 2025 r. oraz czujnik cząstek niskiej energii 17 kwietnia 2026 r.
Pomiary w głębokim kosmosie. Ile jeszcze będą działać sondy Voyager?
Pozostałe na pokładzie Voyagera 2 instrumenty dostarczają unikalnych danych z obszaru, do którego nie dotarła żadna inna sprawna sonda. Magnetometr bada pole magnetyczne, podsystem PWS mierzy fale elektromagnetyczne pozwalające określić gęstość plazmy, a zestaw CRS analizuje strumień cząstek z kosmosu i Słońca. Aparatura ta pozwala badać heliosferę i jej rolę w osłanianiu układu przed promieniowaniem kosmicznym.
Plan wyłączania poszczególnych elementów został opracowany przez naukowców z wyprzedzeniem, aby zachować czujniki o najwyższej wartości naukowej. Sygnał z sondy przesyłany jest z szybkością 160 bitów na sekundę.
Zespół misji planuje przeprowadzenie analogicznej procedury na sondzie Voyager 1 w najbliższych miesiącach. Statek ten znajduje się w odległości ponad 25,8 mld km od Ziemi, co przekłada się na dwustronne opóźnienie sygnału wynoszące około 47,8 godziny. Wyłączenie jednego z instrumentów na Voyagerze 1 w kwietniu 2026 r. miało na celu zyskanie około roku czasu potrzebnego na przetestowanie manewru "Big Bang" na Voyagerze 2. Udany przebieg operacji potwierdził skuteczność tego podejścia.
Inżynierowie zakładają, że przy odpowiednim zarządzaniu energią przynajmniej jeden instrument naukowy na każdej z sond będzie działał do lat 30. XXI w. W 2027 r. obie sondy osiągną wiek 50 lat od momentu startu - Voyager 2 dokładnie 20 sierpnia, a Voyager 1 - 5 września 1977 r.
Obie sondy znajdują się na rubieżach Układu Słonecznego (którego jednoznacznej granicy nie da się wyznaczyć - także z powodu różnych jej definicji). Voyager 1 przekroczył heliosferę 25 sierpnia 2012 r., a Voyager 2 - 5 listopada 2018 r., co czyni je jedynymi ludzkimi obiektami, które opuściły obszar wiatru słonecznego i weszły w przestrzeń międzygwiezdną.
