Midlertidig svikt for Voyager 2*

eRomfart 2020-009 Norsk Astronautisk Forening, 06.02.2020

Dette er en nyhetsnotis opprinnelig sendt på epost til medlemmer av Norsk Astronautisk Forening. Dersom du ikke er medlem, men ønsker å motta disse epostene og nyte godt av våre øvrige tilbud, kan du melde deg inn via vårt elektroniske innmeldingsskjema.

Midlertidig svikt for Voyager 2

Av Øyvind Guldbrandsen

NASAs JPL-kontrollsenter ser ut til å ha gjenopprettet normal drift av den amerikanske romsonden Voyager 2, etter at en svikt i sonden skjedde i slutten av januar 2020. Forskere analyserer nå data fra sondens instrumenter for å se om de kan ha blitt påvirket av episoden.

25. januar skulle Voyager 2 foreta en 360-graders rotasjon for å kalibrere magnetometeret om bord. Under en slik manøver avfyres stilligskontrollmotorene slik at sonden settes i langsom rotasjon langs Z-aksen mens den 3,7 m store direktivantennen kontinuerlig peker mot Jorden.

Av ukjente grunner ble ikke denne manøveren igangsatt slik sonden var programmert til. Dette førte snart til at to relativt kraftkrevende systemer i sonden begynte å operere samtidig og til sammen kreve mer elektrisk kraft enn det som var tilgjengelig fra sondens tre termoelektriske radioisotopgeneratorer (RTG).

Voyager-sondene har flere feilsikringssystemer innebygd i datamaskinenes programvare. Det var en av disse som sørget for å slå av alle de vitenskapelige instrumentene om bord i Voyager 2 og sette sonden i såkalt sikker modus da det ble registrert at noe var galt. Dette for å sikre kontinuerlig drift av systemene som holder sonden i «live».

28. januar hadde bakkekontrollen fått slått av det ene av de to systemene som gjorde at kraftsystemet ble overbelastet, og begynt å slå på de vitenskapelige instrumentene igjen.

Å kontrollere Voyager-sondene fra Jorden er en vanskelig meget og langtekkelig prosess. Voyager 2 befinner seg for tiden 18,5 milliarder km fra Jorden, en strekning radiosignalene, som beveger seg med lysets hastighet (nær 300 000 km/s), bruker over 17 timer på å tilbakelegge. Det vil si at når det sendes kommandoer fra bakkekontrollen må den vente over 34 timer på respons.

På grunn av avstanden er også signalstyrken fra sondens 22 Watts radiosender usannsynlig lav når den når Jorden. Selv de store 70-metersantennene i NASAs Deep Space Network kan i dag bare ta imot en datastrøm på 160 bits/s fra Voyager-sondene. Da sondene passerte Jupiter i 1979 var datastrømmen til sammenligning 115 kilobits/s.

Blant sondenes livsviktige systemer er varmeelementer som sørger for at hydrazindrivstoffet ikke fryser fast. Skulle det skje vil ikke lenger stillingskotrollmotorene kunne brukes, Jorden ville langsomt driftet ut av den smale radiokjeglen fra direktivantennenen og kommunikasjonen mellom Jorden og sonden bli brutt. I den avstanden Voyager-sondene befinner seg har man ingen mulighet for å kommunisere via sondenes rundstråleantenner. Voyager er treaksestabiliserte og må avfyre stillingskontrollmotorene i korte pulser mange ganger i døgnet for å holde direktivantennen rettet mot Jorden. Sondene har gyroskoper som overvåker sondens stilling, men ikke gyroer i form av svinghjul som ved å endre rotasjonshastigheten kan endre sondenes stilling. Temperaturen i drivstofftanken og drivstoffrørene holdes bare noen få grader over drivstoffets frysepunkt.

Voyager 1 og 2 befinner seg idag henholdsvis 148 og 123 ganger så langt unna Solen som Jorden gjør. I denne avstanden ser Solen bare ut som en veldig klar stjerne. Sondens utseende domineres av den store, hvite kommunikasjonsantennen, som hele tiden holdes rettet mot Jorden. Bommen med de fleste vitenskapelige instrumentene befinner seg øverst på bildet. Den runde, gullfargede skiven på siden av sonden inneholder en plate med bilder og lyd fra Jorden. Voyager-sondene følger baner som vil bringe dem bort fra Solsystemet for alltid, og inn i bane rundt Melkeveien. Det er meningen at platen skal fortelle noe om avsenderplaneten til hvem enn som en gang måtte komme til å finne sondene og klare å tyde innholdet. (Illustrasjon: NASA)

Andre livsviktige systemer om bord er sol- og stjernesensorene, som bruker Solen og Canopus som stillingskontrollreferanser, radiosenderne og -mottakerne samt datamaskinene.

Ved oppskytingene i 1977 leverte Voyager-sondenes RTGer rundt 470 Watt elektrisk kraft til hver sonde. Siden disse baserer seg på naturlig nedbryting av plutonium-238 har strømtilgangen minket med omtrent 4 W per sonde per år. Rundt 1990 begynte man å slå av instrumenter om bord fordi det ikke lenger var nok strøm tilgjengelig for å holde alle i drift. Ettersom alle planetpasseringene var unnagjort var det kameraene og spektrometrene som først ble deaktivert. En gang på 2020-tallet kan ikke noen instrumenter lenger holdes i drift, og litt senere vil det heller ikke være mulig å holde sondene i live.

Etter oppskytingen i august 1977 og passeringen av Jupiter i juli 1979 fortsatte Voyager 2 videre til passering av Saturn i august 1981, Uranus i januar 1986 og Neptun i august 1989. Begge Voyager-sondene er på vei bort fra Solsystemet og kommer aldri til å vende tilbake, så sant ingen fremtidig suvenirjeger skulle dra ut og hente dem og kanskje selge dem til et museum.

5. november 2018 passere Voyager 2 heliopausen, dvs. grensen mellom det interstellare rom og heliosfæren, den store «boblen» av ladde partikler som Solen omgir seg og Solsystemet med. Voyager 1, som beveger seg raskere enn Voyager 2 og er den fjerneste menneskelagde gjenstand i rommet, gjorde det samme i 2012.

Voyager-sondene sender i flere timer hver dag vitenskapelige data om partikler og felter fra sine unike posisjoner.

Avstanden til Voyager-sondene er vanskelig å begripe. På en modell med skala 1:1 milliard ville Jorden vært som en halvtomms klinkekule, dvs. med diameter på knappe 13 mm. Den internasjonale romstasjonen ISS ville kretset mindre enn en halv millimeter over denne. Månen ville befunnet seg ca. 38 cm unna, Solen 150 m unna mens Voyager 1 og 2 idag ville befunnet seg henholdsvis 22,2 og 18,5 kilometer fra denne blåhvite klinkekulen, hvor vi sliter med våre daglige bekymringer.

Likevel er strekningen Voyager-sondene hittil har tilbakelagt fortsatt bare en halv promille av avstanden til Solsystemets nærmeste stjerne.