Kiedyś „martwe” silniki na najdalszym od Ziemi statku kosmicznym znów działają

Zdjęcie:  JPL-Caltech/NASA

Efekt uboczny modernizacji anteny naziemnej, która wysyła polecenia do Voyagera 1 i jego bliźniaka, Voyagera 2, przerwa w łączności mogła nastąpić, gdy sonda napotkała krytyczny problem — awarię silników — pozostawiając agencję kosmiczną bez możliwości uratowania historycznej misji. Nowa poprawka oryginalnych silników obrotowych pojazdu, niedziałających od 2004 r., może pomóc utrzymać działanie doświadczonego statku kosmicznego do czasu, aż będzie mógł ponownie skontaktować się z domem w przyszłym roku.
Voyager 1, wystrzelony we wrześniu 1977 r., wykorzystuje więcej niż jeden zestaw silników, aby działać prawidłowo. Główne silniki ostrożnie orientują statek kosmiczny, aby mógł on utrzymywać swoją antenę skierowaną na Ziemię. Dzięki temu sonda może wysyłać dane zbierane z unikalnej perspektywy z odległości 15,5 miliarda mil (25 miliardów kilometrów) w przestrzeni międzygwiezdnej, a także odbierać polecenia wysyłane przez zespół Voyagera.

W podstawowym zestawie znajdują się dodatkowe silniki, które kontrolują obrót statku kosmicznego, co umożliwia Voyagerowi 1 pozostanie skierowanym na gwiazdę przewodnią, dzięki czemu może on zachować orientację w przestrzeni.
Jeśli Voyager nie będzie w stanie kontrolować swojego ruchu obrotowego, misja może zostać zagrożona.
Jednak gdy silniki są uruchamiane, z czasem gromadzą się niewielkie ilości pozostałości paliwa. Do tej pory inżynierom udało się uniknąć zapychania, wydając polecenie Voyagerowi 1, aby przełączał się między oryginalnymi i zapasowymi silnikami w celu orientacji, a także zestawem silników, które były używane do zmiany trajektorii statku kosmicznego podczas przelotów obok planet w latach 80. Silniki trajektorii nie przyczyniają się jednak w żaden sposób do obrotu statku kosmicznego.
Oryginalne silniki obrotowe sondy Voyager 1 przestały działać ponad dwie dekady temu po utracie zasilania w dwóch wewnętrznych grzejnikach, co oznacza, że od tamtej pory statek kosmiczny polegał na zapasowych silnikach obrotowych, aby pozostać skierowanym na gwiazdę przewodnią.
„Myślę, że w tamtym czasie zespół był w porządku z zaakceptowaniem, że główne silniki obrotowe nie działają, ponieważ mieli doskonale działające silniki zapasowe” — powiedział w oświadczeniu Kareem Badaruddin, kierownik misji Voyager w Jet Propulsion Laboratory NASA w Pasadenie w Kalifornii. „I szczerze mówiąc, prawdopodobnie nie sądzili, że Voyagery będą działać przez kolejne 20 lat”.
Teraz inżynierowie Voyagera 1 obawiają się, że zatkanie pozostałościami może spowodować, że zapasowe silniki obrotowe sondy przestaną działać już tej jesieni — i musieli wykazać się kreatywnością, a także podjąć ryzyko, aby przywrócić do życia dawno niedziałające główne silniki obrotowe.

Naprawianie zepsutego sprzętu w kosmosie
Kiedy w 2004 roku zawiodły grzałki w głównych silnikach obrotowych, inżynierowie myśleli, że nie da się ich naprawić. Jednak w obliczu zagrożenia zatkaniem zespół wrócił do deski kreślarskiej, aby sprawdzić, co poszło nie tak.
Inżynierowie rozważali możliwość, że zakłócenie w obwodach sterujących zasilaniem grzałek spowodowało przestawienie przełącznika w niewłaściwą pozycję — a przestawienie go do pierwotnej pozycji mogłoby ponownie uruchomić grzałki, a co za tym idzie, główne silniki obrotowe.
Ale nie było to proste rozwiązanie dla sondy, która działa tak daleko. Statek kosmiczny znajduje się obecnie poza heliosferą, bańką pól magnetycznych i cząstek Słońca, która rozciąga się daleko poza orbitę Plutona.

Zespół misji musiał podjąć ryzyko, przełączając Voyagera 1 na jego główne silniki obrotowe i włączając je przed próbą naprawy i ponownego uruchomienia grzejników.
Grzejniki mogły działać tylko wtedy, gdy silniki były również włączone.
Gdyby Voyager 1 oddalił się zbyt daleko od swojej gwiazdy przewodniej, programowanie statku kosmicznego spowodowałoby uruchomienie silników obrotowych — ale gdyby grzejniki nie były jeszcze włączone w tym momencie, automatyczna sekwencja mogłaby wywołać niewielką eksplozję.

Test trzymający w napięciu

Oprócz ryzyka zespół, który rozpoczął pracę wcześniej w tym roku, stanął w obliczu ograniczeń czasowych. Gigantyczna antena naziemna w Canberze w Australii została wyłączona 4 maja w celu przeprowadzenia modernizacji, która potrwa do lutego 2026 r. Sieć Deep Space Network NASA umożliwia agencji komunikację ze wszystkimi statkami kosmicznymi — ale antena w Canberze jest jedyną, która ma wystarczającą siłę sygnału, aby wysyłać polecenia do sond Voyager.
„Te modernizacje anten są ważne dla przyszłych załogowych lądowań na Księżycu, a także zwiększają możliwości komunikacyjne naszych misji naukowych w głębokiej przestrzeni, z których niektóre opierają się na odkryciach dokonanych przez Voyagera” — powiedziała w oświadczeniu Suzanne Dodd, kierownik projektu Voyager i dyrektor Interplanetary Network w JPL, która zarządza siecią Deep Space Network dla NASA. „Przechodziliśmy już przez takie przestoje, więc po prostu przygotowujemy się tak bardzo, jak możemy”.
Chociaż antena będzie działać krótko w sierpniu i grudniu, członkowie zespołu misji chcieli nakazać Voyagerowi 1 przetestowanie jego długo uśpionych silników, zanim nie będą mogli już komunikować się ze statkiem kosmicznym. W ten sposób, jeśli w sierpniu będą musieli włączyć silniki, zespół będzie wiedział, czy jest to wykonalna opcja.
20 marca zespół czekał na wyniki z sondy Voyager 1 po wysłaniu poprzedniego dnia polecenia do sondy, aby aktywować silniki i podgrzewacze. Przesyłanie danych z sondy Voyager 1 na Ziemię zajmuje ponad 23 godziny ze względu na ogromną odległość między nimi. Gdyby test się nie powiódł, Voyager 1 mógłby już być zagrożony. Jednak zespół obserwował strumień danych, pokazujący gwałtowny wzrost temperatury podgrzewaczy silników i wiedział, że zadziałało.

„To był tak wspaniały moment. Morale zespołu było tego dnia bardzo wysokie” — powiedział w oświadczeniu Todd Barber, szef ds. napędów misji w JPL. „Te silniki uznano za martwe. I był to uzasadniony wniosek. Po prostu jeden z naszych inżynierów wpadł na pomysł, że być może istnieje inna możliwa przyczyna i można ją naprawić. To był kolejny cud, poza Voyagerem”.