Menu

Nieuwe plannen voor NASA’s oudste veteranen

11/07/2019 - Exploratie, Flyby, Ruimtevaart, Voyager
Nieuwe plannen voor NASA’s oudste veteranen

Met zorgvuldige planning en een beetje creativiteit hebben wetenschappers en ingenieurs de ruimtevaartuigen Voyager 1 en Voyager 2 van NASA bijna 42 jaar laten vliegen, langer dan elk ander ruimtevaartuig in de geschiedenis. Om er voor te zorgen dat beide vintage toestellen wetenschappelijke gegevens blijven geven die mogelijk zijn vanuit de diepe ruimte, is een nieuw plan nodig om ze te beheren. Dat betekend moeilijke keuzes maken over de instrumenten en boegschroeven.

Een belangrijk punt is dat beide Voyager’s steeds minder stroom tot hun beschikking hebben om de wetenschappelijke instrumenten te voorzien van warmte. Ingenieurs moeten beslissen welke onderdelen moeten voorzien zijn van stroom en welke kunnen uitgeschakeld worden. Deze beslissing moet sneller voor Voyager 2 genomen worden omdat hij nog steeds wetenschappelijke gegevens verzamelt en aantrekkingskracht uitoefent.

Beide Voyager’s beschikken over Radio-Isotoop Thermo-Elektrische generatoren (RTG). Deze gebruikt plutonium-238 isotopen en zetten warmte van die isotopen om naar elektriciteit. In de loop der jaren neemt de warmte-energie van de isotopen af waardoor ook de efficiëntie van de RTG’s afneemt. Elk vaartuig produceert per jaar vier watt minder. De generatoren produceren 40% minder dan bij lancering 42 jaar geleden. Dit betekend dat het aantal werkende instrumenten beperkt is. Het nieuwe energiebeheersplan van NASA onderzoekt meerdere opties die mogelijk zijn om de afnemende energie op beide vaartuigen tegen te gaan, inclusief het uitschakelen van verwarmingselementen van instrumenten in de komende jaren.

Voyager 2 blijft gegevens van vijf instrumenten doorsturen terwijl hij door de interstellaire ruimte reist. Naast de CRS, die snel bewegende deeltjes detecteert die afkomstig kunnen zijn van de zon of andere bronnen buiten ons zonnestelsel, gebruikt de sonde twee instrumenten die bedoeld zijn om plasma te bestuderen. Daarnaast beschikt de sonde nog over een magnetometer om magnetische velden te meten. Bij Voyager 2 werd beslist om een verwarmingselement van het CRS-instrument uit te schakelen. De keuze heeft te maken met het feit dat het instrument enkel in vaste, bepaalde richtingen kan kijken. Het instrument is vooral nuttig tijdens de overgang van ons zonnestelsel naar de heliosfeer. Het CRS-instrument werd voor lancering getest bij temperaturen van ongeveer – 45 graden Celsius. Wetenschappers laten weten dat bij temperaturen van min 59 graden Celius het instrument nog steeds gegevens verzameld. Een ander Voyager-instrument bleef ook jarenlang werken bij koudere temperaturen dan waarop het werd getest.

Voyager 1, die reeds in 2012 de grens naar de interstellaire ruimte passeerde, beschikt nog over vier instrumenten die nog wetenschappelijke gegevens leveren: het CRS-instrument, één van de plasma-instrumenten, de magnetometer en het low-energy-geladen-deeltjes instrument.

Niet alleen leveren de Voyager’s inzicht over de diepe ruimte en het verkennen van onbekend terrein, ze helpen ons ook de aard van straling in de ruimte te begrijpen. Essentiële informatie voor het beschermen van missie’s en astronauten, zelfs als ze dichter bij huis zijn. Wetenschappers staan versteld van hoe hard de Voyager’s zijn en zijn dan ook trots op de sondes. De lange levensduur van de ruimtevaartuigen betekent dat we te maken hebben met scenario’s waarvan gedacht word die nooit tegen te komen. Wetenschappers doen al het mogelijke om de Voyager’s te blijven behouden en om ze de best mogelijke wetenschappelijk onderzoek te laten doen.

De twee Voyager’s zijn afzonderlijk gelanceerd in 1977 en bevinden zich nu op een afstand van 18 miljard kilometer verwijderd van de zon en van warmte. Warmte is belangrijk om de apparatuur van de sondes werkende te houden. Als de brandstofleidingen van de boegschroeven, instrumenten die het vaartuig gericht houden, bevriezen, dan kan het vaartuig zich niet meer naar de Aarde richten waardoor het mogelijk is dat de sonde geen commando’s van Aarde kan ontvangen. Het warm houden van de instrumenten verreist energie, die steeds afneemt bij beide Voyager’s.

Een ander probleem van de Voyager’s zijn de stuwraketten, instrumenten die gebruikt worden om het vaartuig subtiel te laten draaien. Dit probleem werd in 2017 op Voyager 1 vastgesteld wanneer de sonde moeilijkheden had om zich naar de Aarde te richten. Om ervoor te zorgen dat Voyager 1 de juiste richting kan blijven volgen werd een andere set van boegschroeven gebruikt, een set die 37 jaar lang niet gebruikt is geweest. Ook bij Voyager 2 begint de werking van de stuwraketten te verslechteren. Er werd dan ook besloten dezelfde set in gebruik te nemen als bij Voyager 1. De set werd het laatst gebruikt in 1989 bij de ontmoeting met Neptunus.

Het energiebeheersplan moet ervoor zorgen dat de Voyager’s nog jarenlang gegevens kunnen verzamelen uit de interstellaire ruimte. Gegevens die zorgen voor onbekende waarnemingen uit de grens met de interstellaire ruimte. NASA zal de verzamelde gegevens toevoegen aan hun IBEX-project: Interstellar Boundary Explorer, een missie die op afstand de grens detecteert. NASA zal de gegevens ook gebruiken als voorbereiding voor hun nieuwe IMAP-missie: Interstellar Mapping and Acceleration Probe, die in 2024 zal gelanceerd worden.

Voyager 1 werd in september 1977 gelanceerd, kort na lancering van Voyager 2. De sonde vloog onder meer langs Jupiter en Saturnus. In augustus 2012 verliet de sonde ons zonnestelsel en vloog de heliosfeer in, de grens met de interstellaire ruimte. In augustus 2006 passeerde Voyager 1 de grens van 100 AE en werd hiermee het eerste door-de-mens gemaakte ruimtetuig dat zich zo ver van de Aarde bevind. Op 3 juni 2019 bevind Voyager 1 zich op een afstand van 145 AE.

Voyager 2 werd in augustus 1977 gelanceerd. De sonde passeerde Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. In december 2018 maakte NASA bekend dat Voyager 2 de heliosfeer heeft verlaten en is hiermee het tweede door-de-mens gemaakt object die dat doet. De grens van 100 AE bereikte Voyager 2 in 2012. In februari 2019 zat Voyager 2 op een afstand van 120 AE.

Interessant weetje: de technologie die gebruikt werd bij de Voyager’s is inmiddels 41 jaar oud. Een smartphone die nu gemaakt word bevat 200.000 keer meer geheugen.