18 mei 2021

Voyager 2 kampt met technische storing [update]

NASA’s Voyager 2, de ruimtesonde die momenteel zo een 18 miljard km van de aarde verwijderd is, had afgelopen 25 januari j.l. te maken met een technische storing. Door onbekende redenen deactiveerde de beveiligingssoftware wetenschappelijke instrumenten aan boord en NASA ingenieurs zijn sindsdien druk doende om de storing te verhelpen. Voyager 1 en 2 zijn gelanceerd in 1977 en bevinden zich beide in de interstellaire ruimte, waardoor ze de meest verre door de mens gemaakte objecten in het zonnestelsel zijn. Ondanks de storing is er tussen de sonde en het JPL van NASA te Pasadena, Californië nog wel communicatie en ontvangen de missie ingenieurs telemetrie gegevens.

Voyager 2 ruimtesonde credits; NASA / JPL

In de Voyagers zijn meerdere protectiesystemen ingebouwd om het ruimtevaartuig automatisch acties te laten ondernemen om zichzelf te beschermen indien zich mogelijk schadelijke omstandigheden voordoen. Op 25 januari j.l. was het de bedoeling dat de Voyager 2 was een rotatie manoeuvre zou maken van 360 graden met als doel het ingebouwde magnetisch veldinstrument te kalibreren. Echter, vanwege een tot nu toe onbekende reden, voerde de Voyager 2 deze manoeuvre niet uit. Analyse van de telemetrie van de Voyager 2 gaf aan dat deze onverklaarbare vertraging in de uitvoering van zijn manoeuvrecommando’s per ongeluk twee systemen activeerde die tegelijkertijd relatief veel vermogen verbruiken. NASA stelde dat dit ervoor zorgde dat de ruimtesonde zo te veel van de beschikbare stroom verbruikte wat de automatische beveiligingssoftware aan boord heeft geactiveerd. De beveiligingssoftware schakelde vervolgens de wetenschappelijke instrumenten van Voyager 2 automatisch uit om het vermogenstekort te compenseren.

Vanaf 28 januari hebben Voyager-technici met succes een van de stroomslurpende systemen uitgeschakeld en de wetenschappelijke instrumenten weer ingeschakeld, maar zijn ze nog niet doorgegaan met het nemen van gegevens. Het team beoordeelt nu de status van de rest van het ruimtevaartuig en werkt eraan het weer normaal te laten functioneren. Het heeft het team enkele dagen gekost om de huidige situatie te beoordelen, voornamelijk vanwege de afstand van Voyager 2 tot de aarde – ongeveer 18,5 miljard km. Communicatie, die met lichtsnelheid reist, duurt ongeveer 17 uur om de sonde te bereiken, en het duurt nog eens 17 uur voordat de sonde ‘antwoordt’ naar de aarde. Dientengevolge moeten missie-ingenieurs ongeveer 34 uur wachten om erachter te komen of hun commando’s het gewenste effect op het ruimtevaartuig hebben gehad.

De noodzaak om stroom te besparen is groot. NASA kan tenslotte Voyager 2 onmogelijk bijtanken. De stroomvoorziening van Voyager komt van een radio-isotoop thermo-elektrische generator (RTG), die warmte van het verval van een radioactief materiaal, i.d. plutonium, omzet in elektriciteit om de sonde van stroom te voorzien. Vanwege het natuurlijke verval van het materiaal in de RTG daalt het stroombudget van Voyager 2 (en ook de ‘1’) met ongeveer 4 watt per jaar, dus een daling van 40 procent, wat niet zo verrassend is gezien het werk dat ze de afgelopen vier decennia hebben verricht. Vorig jaar hebben ingenieurs de primaire verwarming voor het Voyager 2-cosmic ray instrument uitgeschakeld om dit vermogensverlies te compenseren, maar het instrument blijft actief.

Naast het beheren van de stroomvoorziening van de Voyagers, moeten missie ingenieurs ook de temperatuur van bepaalde systemen op het ruimtevaartuig beheren. Als de brandstofleidingen van het ruimtevaartuig bijvoorbeeld zouden bevriezen en breken, zou Voyager zijn antenne niet langer naar de aarde kunnen richten om gegevens te verzenden en opdrachten te ontvangen. De temperatuur van het ruimtevaartuig wordt gehandhaafd door verwarmingssystemen of door gebruik te maken van overtollige warmte van andere instrumenten. Dergelijke storingen zijn in de komende jaren meer te verwachten, de brandstofreserves van de Voyagers raken dan uitgeput, en dan is het einde verhaal. De twee pionier sondes zijn samen op missie in de verre ruimte om wetenschappers een uniek beeld van ons eigen zonnestelsel te bieden. Beide sondes begonnen hun reis in 1977, en de snellere Voyager 1 maakte de sprong in de interstellaire ruimte in 2011, de ‘2’ volgde zeven jaar later in 2018. Bronnen: NASA / New Atlas

[Update] De Voyager 2 maakt het weer goed. NASA bracht vorige week een verklaring uit dat de Voyager 2 ‘back in business’ is. NASA:”Mission operators report that Voyager 2 continues to be stable and that communications between the Earth and the spacecraft are good.”

Comments

  1. “dus een daling van 40 procent”…?

    • Angele van Oosterom zegt

      Wat er in de fact sheets van NASA over te vinden is zie onderstaand:

      ‘Therefore, although the initial output of the RTGs on Voyager was approximately 470 W of 30 V DC power at launch, it had fallen off to approximately 335 W by the beginning of 1997 (about 19.5 years post-launch). As power continues to decrease, power loads on the spacecraft must also decrease. Current estimates (1998) are that increasingly limited instrument operations can be carried out at least until 2020’ Grofweg een kwart van de stroomoutput in 20 jaar.
      https://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraft/display.action?id=1977-076A

      En voor wat betreft de werking van instrumenten:
      ‘The Voyager team has chosen to keep operating the instruments that are the most likely to send back key data about the heliosphere and interstellar space — the fields and particles instruments. Engineers expect to begin turning off fields and particles science instruments one by one, starting in 2020 for Voyager 2. Voyager 2 will have to start turning science instruments off sooner because it is currently operating one more instrument than Voyager 1. Engineers expect each spacecraft to continue operating at least one science instrument until around 2025.

      Even if science data won’t likely be collected after 2025, engineering data could continue to be returned for several more years. The two Voyager spacecraft could remain in the range of the Deep Space Network through about 2036, depending on how much power the spacecraft still have to transmit a signal back to Earth’

    • https://nl.wikipedia.org/wiki/Isotopen_van_plutonium

      Ik heb er nooit zo bij stil gestaan, maar er zijn isotopen van Plutonium die een hogere halfwaardetijd hebben. Als men gekozen had voor een meer stabiel isotoop, (en er ook meer van had meegegeven), zouden de Voyagers het ‘nog eeuwen’ blijven doen.

      Maar toen ze 50(?) jaar geleden de plannen maakten, had men misschien helemaal niet gerekend op een technische en wetenschappelijke levensduur van decennia. ??? 😕

      Groet, Paul

      Jammer dat er niet een monteur met nieuwe batterijtjes kan worden langs gestuurd. 😉

      • Angele van Oosterom zegt

        Alles draaide natuurlijk om wapenproductie en plu 239 had daar precies de juiste eigenschappen voor, dat hadden ze wel uitgevogeld. Maar over de keuze voor plu 238 voor ruimtemissies kan ik zo geen duidelijke reden vinden. Van de andere isotopen die vrijkwamen bij uranium irradiatie zitten er bij met een veel hogere decay tijd inderdaad. NASA werkte van begin af aan met plu 238 voor ruimtemissies. Eerst met eigen productie in Savannah river, en vanaf 1993 kocht de VS het in van Rusland maar Rusland produceert het niet langer voor de VS. In 2013 maakte Oak Ridge een kleine hoeveelheid en in 2015 50 gram. Een goed artikel is;

        https://www.wired.com/2013/09/plutonium-238-problem/

        Wiki over plutonium 238: ‘In 1961, Capt. R. T. Carpenter had chosen 238Pu as the fuel for the first RTG to be launched into space as auxiliary power for the Transit IV Navy navigational satellite. By January 21, 1963, the decision had yet to be made as to what isotope would be used to fuel the large RTGs for NASA programs.Early in 1964, Mound Laboratories scientists developed a different method of fabricating the weapon component that resulted in a production efficiency of around 98%.This made available the excess Savannah River 238Pu production for Space Electric Power use just in time to meet the needs of the SNAP RTG on the Moon, Pioneer, Voyagers etc. for which all of the 238Pu heat sources were fabricated at Mound Laboratories.’

        Het kan te maken hebben met de criteria gesteld aan de RTG’s. Misschien dat juist plu 238 daar precies de goeie eigenschappen voor heeft en de andere minder. Of dat de reden is zoals de quote hierboven, dat het er gewoon al was. Goeie vraag trouwens Paul:)

        Als je de fact sheets en de kosten, in totaal 865 miljoen USD, denk ik wel dat NASA, ook bij aanvang al een lange levensduur voor ogen had

        • Bedankt voor je reactie. 🙂
          Dat men dit isotoop al ‘op de plank had liggen’ vind ik al een goede reden.

          https://nl.wikipedia.org/wiki/Voyagerprogramma
          Toen men de Voyager planen gestalte liet krijgen, had men eerst slechts een verkenning van de vier gasplaneten en wat van hun manen en ringen op het oog. De missie zou daarna ten einde zijn…
          Zo’n beetje in augustus 1989 / januari 1990.

          Nu 30 jaar later doen ze het nog steeds, niet meer als planeetverkenner, maar wel als onze verst vooruitgeschoven wetenschappelijke voorpost.
          – . – . –

          Als je bedenkt dat de verkenning van de ruimte rond 1960 begon, en de lancering van Voyager grofweg 15 jaar later was en ze het ook zo’n 15 jaar moesten uithouden (tot Neptunus) … dat was natuurlijk (relatief) al een eeuwigheid. Men zal ook wel zo iets gedacht hebben dat men voor 1990 wel weer nieuwe sondes kon uitsturen…
          Maar US-presidenten lieten ruimtemissie opdrogen, niet alleen Voyager maar ook maan-missies en spaceshuttles …

          Tja, en ik maar klagen dat ze het verkeerde isotoop brandstof hebben ingepakt voor de reis. 😀 😀

          Groet, Paul

      • Enceladus zegt

        @Paul: leuk script voor een toekomstige Duracell-reclame. 😉

        Groet,
        Gert (Enceladus)

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: