Сонде на измаку снаге: НАСА спрема „велики прасак“ за Војаџере

Наса је 17. априла послала команду да деактивира експеримент са нискоенергетским наелектрисаним честицама, или LECP, летелице, у нади да ће уштедети енергију док се „Војаџер 1“ сваким даном све више удаљава од Земље. Исти инструмент, који мери структуру простора између звезда, искључен је на близанцу „Војаџера 1“, „Војаџеру 2“, у марту 2025. године.

Сонде су лансиране у размаку од неколико недеља 1977. године, свака опремљена са 10 научних инструмената намењених да помогну у њиховим прелетима Јупитера, Сатурна, Урана и Нептуна. „Војаџер 1“ је тренутно удаљен око 25,40 милијарди километара од Земље, док је „Војаџер 2“ удаљен отприлике 21,35 милијарди километара.

Они су једине активне летелице изван хелиосфере, сунчевог мехура магнетних поља и честица који се протеже далеко изван орбите Плутона. Одржавање сонди у раду много дуже од њиховог очекиваног животног века од пет година значило је гашење различитих инструмената током времена како би се сачувало ограничено напајање сваке летелице.

„Иако је гашење научног инструмента изнуђен потез, то је најбоља доступна опција“, објашњава Карим Бадарудин, руководилац мисије „Војаџер“ у Насиној Лабораторији за млазни погон у Пасадени.

„'Војаџер 1' још увек има два преостала оперативна научна инструмента – један који слуша плазма таласе и један који мери магнетна поља. Они и даље одлично раде, шаљући податке из региона свемира који ниједна друга летелица коју је направио човек никада није истражила. Тим остаје фокусиран на то да оба Војаџера раде што је дуже могуће.“

Три функционална научна инструмента су остала на „Војаџеру 2“.

Инжењери се надају да ће најновији потез жртвовања одржати „Војаџер 1“ у функцији довољно дуго да тим потенцијално уведе надоградњу, названу „Велики прасак“, која би могла да омогући рекордној сонди да настави истраживање дубље у свемир – и можда чак поново покрене неке од својих научних инструмената.

Припрема за „Велики прасак“

Обе „Војаџер“ сонде раде на радиоизотопским термоелектричним генераторима, односно уређајима који претварају топлоту коју производи распадајући плутонијум у електричну енергију. Од када су сонде почеле да лете пре скоро пола века, губе процењених четири вата снаге годишње.

Управљање спорим, али сталним одливом енергије приморава инжењере на чин балансирања са високим улозима. Искључивање инструмената и грејача на леденим температурама међузвезданог простора ризикује да сонде буду непоправљиво охлађене. Ако се цеви за гориво замрзну, летелица би изгубила могућност да држи своје антене усмерене ка Земљи, а тимови Насе би изгубили контакт са њима – што би окончало мисије.

Инжењери верују да ће затварање већег дела експеримента са нискоенергетским наелектрисаним честицама омогућити „Војаџеру 1“ да настави да лети са два функционална инструмента око годину дана. Продужење трајања мисије за толико дуго могло би обезбедити да сонда преживи до 50. годишњице, рока који поставља темеље за један од најпредузимљивијих корака тима до сада.

Тим ће покушати да направи велику замену на „Војаџер“ сондама, искључујући неке уређаје за напајање и укључујући алтернативе које троше мање енергије – одржавајући ту равнотежу између одржавања сваке летелице топлом, а истовремено настављајући да прикупља научне податке.

Овај „Велики прасак“ би се догодио одједном, за једну свемирску летелицу у исто време. „Војаџер 2“, који има мало већу снагу и релативно је ближи Земљи, у почетку ће служити као тест субјект током маја и јуна.

Ако операција буде успешна на „Војаџеру 2“, тим ће покушати исти маневар на „Војаџеру 1“ у јулу – и ако то успе, експеримент са наелектрисаним честицама ниске енергије може добити другу шансу да настави своје кључно прикупљање података у међузвезданом простору.

„Са LECP-ом смо открили својства и ефекте космичких зрака и соларних честица и 'осетили' промене у региону око нас које су одредиле када је 'Војаџер' прешао из Сунчевог система у међузвездани простор“, навео је Мет Хил, главни истраживач инструмента у Лабораторији за примењену физику Џонс Хопкинс у изјави за Си-Ен-Ен.

„Надамо се да ће најновији план инжењера 'Војаџера' моћи поново да покрене LECP на Војаџеру 1, како бисмо могли да наставимо да учимо каква год изненађења чекају сонде у овим удаљеним регионима свемира“, додао је. „Имају добар углед у томе што, чини се, чине чуда која исцрпљују преостале залихе енергије, али ће се овај низ на крају завршити.“

Неочекивани пад снаге

Током планираног маневра окретања 27. фебруара, тим мисије је приметио да је ниво снаге „Војаџера 1“ неочекивано опао. Летелица рутински изводи такве маневре како би калибрисала свој магнетометарски инструмент, који мери магнетна поља и окружења у међузвезданом простору.

Уколико би ниво снаге сонде пао још ниже, такав пад би покренуо аутономни систем заштите од квара који се назива систем заштите од ниског напона. Систем би искључио компоненте на „Војаџеру“, а опоравак свега што је искључено током аутоматског процеса захтевао би дуготрајан и ризичан напор инжењера на земљи.

„Заштиту од квара сматрам сигурносном мрежом као за уметника на трапезу – она постоји, али уметник заправо никада не би требало да пусти трапез“, фигуративно објашњава је Бадарудин. „Заштита од квара ставља летелицу у безбедно стање, али морамо се опоравити од тога и 'вратити се на трапез'.“

Заштита од квара такође привремено зауставља сваки пренос научних података са „Војаџера“ на Земљу и додаје ризик да се научни инструменти можда неће правилно поново укључити, напомиње Бадарудин.

Инжењери мисије били су спремни да делују и консултовали су листу коју су саставили заједно са научним тимом годинама раније о редоследу којим су желели да искључе различите инструменте, истовремено осигуравајући да „Војаџер 1“ и даље може да изврши одрживу научну мисију.

Експеримент са наелектрисаним честицама ниске енергије био је на врху листе. Скоро 49 година, инструмент је мерио наелектрисане честице попут јона, електрона и космичких зрака које долазе из нашег Сунчевог система, као и из галаксије Млечни пут у ширем смислу. Мерења су пружила невиђене податке о регионима различите густине изван хелиосфере.

Подсистеми инструмента укључују телескоп и анализатор магнетосферских честица, који имају поглед од 360 степени, захваљујући ротирајућој платформи коју покреће степер мотор.

Тај мали мотор, који користи само 0,5 вати, остаће укључен – што значи да би сам инструмент могао бити оживљен у будућности ако буде довољно снаге.

На Земљи, степер мотор је тестиран на око 250.000 корака, довољно да ради током прелета „Војаџера 1“ око Јупитера и Сатурна током четири године.

„Степер је радио беспрекорно скоро 49 година и преко 8,5 милиона корака“, каже Стаматиос Кримигис, главни истраживач инструмента у Лабораторији за примењену физику Џонс Хопкинс. „И, невероватно, наставио је да корача након што смо искључили додатни грејач LECP да бисмо уштедели енергију, а његова температура је пала на – 62 степена Целзијуса. Ово је материјал од којег су направљени снови!“