Menu

Voyager 1

07/08/2019 - Exploratie, Flyby, Interstellair, Jupiter, Ruimtevaart, Saturnus, Voyager
Voyager 1

Missie
Samen met zijn tweelingbroer Voyager 2, is Voyager 1 één van de oudste, langst-vliegende ruimtesondes ooit gemaakt. Voyager 1 werd in september 1977 vanop Cape Canaveral door middel van een Titan-3E draagraket gelanceerd. Samen met zijn broer maakt de sonde deel uit van de “Grand Tour” van NASA, een missie om de buitenste planeten van ons zonnestelsel te bezoeken. V1 maakte daarbij gebruik van de gunstige uitlijning van de planeten Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus en Pluto. Die uitlijning komt één keer om de 175 jaar voor, dat moment viel eind jaren 70.

Voor het ontwerp van de Voyager-missie baseerde NASA zich op de voorgaande Mariner-missie’s. Echter door bezuinigingen werd de missie versimpeld tot scheervluchten van planeten Jupiter en Saturnus. Oorspronkelijk bestond de Voyager-missie uit één sonde, toch werd beslist om twee (identieke) sondes te gebruiken. Zo werden Voyager 1 en Voyager 2 geboren.

Elke Voyager-sonde kreeg een gouden audio-visuele plaat mee aan boord in het geval dat één van de sonde’s zou gevonden worden door buitenaards intelligent leven. Op die plaat staat informatie over het leven op onze planeet (foto’s van de levensvormen, geluiden van onze planeet, wetenschappelijke informatie, …). Alsook staan er enkele muziekklassiekers op (van Mozart tot Chuck Berry).

Missieverloop
Voyager 1 werd in september 1977 gelanceerd. Zijn broer Voyager 2 werd twee weken eerder gelanceerd. Het reisverloop van de sonde bestond uit drie delen: Jupiter, Saturnus en de interstellaire ruimte. Wetenschappers waren echter niet zeker of de sonde de interstellaire ruimte zou halen. Daarom werd er vooral gefocust op de planeten. Later werd het derde deel toch toegepast.

Ontmoeting met Jupiter
In januari 1979 maakte Voyager 1 de eerste beelden van Jupiter. Zijn dichtste benadering met Jupiter gebeurde in maart 1979 op een afstand van 349.000 kilometer. De meeste foto’s van de manen, ringen, magnetische velden, e.a. werden gemaakt tijdens de 48-uur durende dichtste benadering. Voyager 1 stopte met fotograferen van het Joviaanse systeem in april 1979 en begon zijn reis naar Saturnus.

Ontmoeting met Saturnus
Voyager 1 (en Voyager 2) overleefde de sterke zwaartekracht van Jupiter en bereikte veilig Saturnus in november 1980. Voyager 1 z’n dichtste benadering van Saturnus gebeurde in november 1980 op een afstand van 124.000 kilometer. De camera’s van de sonde detecteerde complexe structueren van de ringen van de planeet. De sonde bestudeerde ook de atmosfeer van Saturnus en de grootste maan Titan.

Na zijn dichtste benadering van de maan Titan werd Voyager 1 door een doorbuiging van de zwaartekracht uit zijn elliptische baan gegooid. Zo kwam een eind van de planetenmissie van de sonde. Voyager 1 kon opnieuw in een andere baan gegooid worden door gebruik te maken van de massa van Saturnus en zo richting Pluto vliegen. Echter werd dit niet gedaan omwille van grote risico’s in het Plutonische systeem.

Interstellaire missie
Na het succesvol volbrengen van de planetenmissie in 1980 begon Voyager 1 aan zijn interstellaire missie. Zo vliegt de sonde nog steeds verder en verder van de zon weg richting en einde van ons zonnestelsel. Zolang hij kan blijf hij gegevens doorzenden van het zonnestelsel. Op 1 januari 2013 is Voyager 1 nog steeds operationeel. Op 12 augustus 2006 overschreed Voyager 1 de grens van 200 AE (14,9 miljard kilometer). In 1990 stuurde Voyager 1 de eerste foto’s door van voorbij Pluto. Hierop staan zes planeten (incl. Aarde). De foto’s zijn gemaakt op een afstand van 6 miljard kilometer. 

In 2010 heeft Voyager 1 het “stagnatiegebied” bereikt. In dit gebied loopt de snelheid van de zonnewind terug naar nul, het magnetische veld verdubbelt, het aantal elektronen die met hoge snelheid van buiten het zonnestelsel komen neemt toe met een factor van 100. Eind 2011 bevestigde NASA dat de sonde een nieuw gebied op de overgang van ons zonnestelsel naar de interstellaire ruimte heeft bereikt.

In juni 2012 werd bekend dat Voyager 1 een toename van kosmische straling heeft gemeten, wat aangeeft dat de sonde in de buurt van de heliopauze is gekomen. Op 5 september 2012 vierde Voyager 1 zijn 35ste verjaardag. Reeds 35 jaar na zijn lancering in 1977 is de sonde nog steeds operationeel.

Voyager 1 has left our solar system
In september 2013 was het zover. Voyager 1 heeft ons zonnestel verlaten en is de interstellaire ruimte binnengevlogen. Sinds 2004 heeft de sonde reeds data verzonden waaruit bleek dat sonde zich aan het einde van ons zonnestelsel bevond. Het duurde echter nog tot 2013 eer de sonde het zonnestel effectief heeft verlaten. 

Voyager 1 is nu officieel het eerste door de mens gemaakte object dat zich bevind in de interstellaire ruimte. De 36-jaar oude sonde bevind zich ongeveer op 19 biljoen kilometer van de zon verwijderd. Nieuw en onverwachte data bevestigd dat Voyager 1 ongeveer één jaar lang door plasma, of geïoniseerd gas heeft gevlogen. Dit gas is aanwezig tussen de sterren. Voyager 1 detecteerde, reeds in 2004,de toegenomen druk van de interstellaire ruimte op de heliosfeer, de bel van geladen deeltjes rond de zon die tot ver voorbij de buitenste planeten gaat. Wetenschappers hebben vervolgens gezocht naar bewijs naar de interstellaire aankomst van de sonde. Het herkennen en analyseren van data kan maanden tot jaren duren.

Voyager 1 heeft geen werkende plasma-detector, dus wetenschappers moesten op een andere manier te weten komen of de sonde zich al dan niet in het plasmagebied bevind. Een massale uitbarsting van zonnewind en magnetische velden, die uitbrak uit de zon in maart 2012, bracht de wetenschappers de nodige data. Het onverwachte geschenk van de zon kwam uiteindelijk 13 maanden later aan bij Voyager 1, in april 2013. Hierdoor begon het plasma rond de sonde te trillen als een vioolsnaar. Uit die trillingen konden wetenschappers uitmaken waar de sonde zich juist bevond. Uit metingen blijkt dat de dichtheid van het plasma rond de sonde 40 maal dichter was dan het plasma in de buitenste laag van de heliosfeer. Dichtheid van dit soort verwacht men in de interstellaire ruimte.

Voyager 1 is een primeur voor NASA. Het harde werk van het team om een duurzame ruimtevaartuig te bouwen en het zorgvuldig beheer van beperkte middelen van de Voyager werden beloond. Er wordt verwacht dat de instrumenten van Voyager 1 nog tot ten minste 2020 gegevens en data kunnen versturen. We kunnen niet wachten om te zien wat Voyager 1 ons zal brengen over de diepe ruimte.

Nieuwe plannen voor Voyager
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.

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.