De verst verwijderde door mensen gemaakte objecten kunnen dankzij deze energiebesparende maatregelen nog verder gaan met het verzamelen van wetenschap. Missie-ingenieurs van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië hebben op 25 februari het experiment van het subsysteem voor kosmische straling aan boord van Voyager 1 uitgeschakeld en zullen op 24 maart het instrument voor lage-energie geladen deeltjes van Voyager 2 uitschakelen. Drie wetenschappelijke instrumenten blijven werken op elk onbemand ruimtevaartuig.
De stappen maken deel uit van een voortdurende inspanning om de geleidelijk slinkende energievoorraad van de twee sondes te beheren. Voyagers 1 en 2, gelanceerd in 1977, vertrouwen op een radio-isotopen energiesysteem dat elektriciteit opwekt uit de hitte van rottend plutonium. Beide verliezen elk jaar ongeveer 4 watt aan energie. “De Voyagers zijn sinds de lancering rocksterren in de diepe ruimte en dat willen we zo lang mogelijk zo houden,” zegt Suzanne Dodd, Voyager-projectmanager bij JPL. “Maar de elektrische energie raakt op. Als we nu niet op elke Voyager een instrument uitschakelen, hebben ze waarschijnlijk nog maar een paar maanden stroom voordat we het einde van de missie moeten afkondigen.”
De twee ruimtevaartuigen hebben identieke sets van 10 wetenschappelijke instrumenten aan boord. Sommige instrumenten, die bedoeld waren om gegevens te verzamelen tijdens de planeetpassages, werden uitgeschakeld nadat beide ruimtevaartuigen hun verkenning van de gasreuzen in het zonnestelsel hadden voltooid. De instrumenten die nog lang na de laatste planetaire flyby aan bleven staan, waren de instrumenten die het wetenschappelijke team belangrijk achtte voor het bestuderen van de heliosfeer van het zonnestelsel, een beschermende bel van zonnewind en magnetische velden die door de zon worden gecreëerd, en de interstellaire ruimte, het gebied buiten de heliosfeer. Voyager 1 bereikte de rand van de heliosfeer en het begin van de interstellaire ruimte in 2012; Voyager 2 bereikte de grens in 2018. Geen enkel ander door mensen gemaakt ruimtevaartuig heeft in de interstellaire ruimte gevlogen.
Om energie te besparen schakelde het project afgelopen oktober het plasmawetenschapsinstrument van Voyager 2 uit, dat de hoeveelheid plasma, elektrisch geladen atomen, en de richting waarin het stroomt meet. Het instrument had de afgelopen jaren slechts beperkte gegevens verzameld vanwege zijn oriëntatie ten opzichte van de richting waarin plasma in de interstellaire ruimte stroomt. Het plasmawetenschappelijke instrument van Voyager 1 was jaren geleden uitgeschakeld vanwege verminderde prestaties.
Interstellaire wetenschap
Het subsysteem voor kosmische straling dat vorige week werd uitgeschakeld op Voyager 1 is een verzameling van drie telescopen die zijn ontworpen om kosmische straling te bestuderen, waaronder protonen uit het sterrenstelsel en de zon, door hun energie en flux te meten. Gegevens van deze telescopen hielpen het Voyager wetenschapsteam te bepalen wanneer en waar Voyager 1 de heliosfeer verliet. Het instrument voor laag-energetische geladen deeltjes van Voyager 2, dat later deze maand gedeactiveerd moet worden, meet de verschillende ionen, elektronen en kosmische straling afkomstig uit ons zonnestelsel en melkwegstelsel. Het instrument bestaat uit twee subsystemen: de lage-energie deeltjestelescoop voor bredere energiemetingen en de lage-energie magnetosferische deeltjesanalysator voor meer gerichte magnetosferische studies.
Beide systemen maken gebruik van een roterend platform zodat het gezichtsveld 360 graden is, en het platform wordt aangedreven door een stappenmotor die elke 192 seconden een puls van 15,7 watt geeft. De motor werd getest tot 500.000 stappen, genoeg om een continue werking te garanderen tijdens de ontmoetingen van de missie met Saturnus, die plaatsvond in augustus 1980 voor Voyager 2. Tegen de tijd dat de motor wordt uitgeschakeld op Voyager 2, zal hij meer dan 8,5 miljoen stappen hebben doorlopen. “De Voyager-ruimtevaartuigen hebben hun oorspronkelijke missie om de buitenplaneten te bestuderen ruimschoots overtroffen”, zegt Patrick Koehn, Voyager-programmawetenschapper op het hoofdkantoor van NASA in Washington. “Elk beetje extra gegevens dat we sindsdien hebben verzameld, is niet alleen waardevolle bonuswetenschap voor de heliofysica, maar ook een bewijs van de voorbeeldige techniek die aan de Voyagers te danken is, vanaf bijna 50 jaar geleden tot op de dag van vandaag.”
Optellen door aftrekken
Missie-ingenieurs hebben stappen ondernomen om de wetenschappelijke instrumenten zo lang mogelijk niet uit te schakelen, omdat de wetenschappelijke gegevens die de Voyager-sondes verzamelen uniek zijn. Met deze twee instrumenten uitgeschakeld, zouden de Voyagers genoeg energie moeten hebben om ongeveer een jaar te werken voordat het team een ander instrument op beide ruimtevaartuigen moet uitschakelen. In de tussentijd zal Voyager 1 zijn magnetometer en plasmagolfsubsysteem blijven gebruiken. Het instrument voor laag-energetische geladen deeltjes van het ruimteschip werkt nog tot 2025, maar wordt volgend jaar uitgeschakeld. Voyager 2 zal zijn instrumenten voor magnetische velden en plasmagolven in de nabije toekomst blijven gebruiken. Het subsysteem voor kosmische straling wordt volgens de planning in 2026 uitgeschakeld. Met de implementatie van dit energiebesparingsplan denken de ingenieurs dat de twee sondes genoeg elektriciteit hebben om tot in 2030 met ten minste één wetenschappelijk instrument door te gaan. Maar ze zijn zich er ook van bewust dat de Voyagers al 47 jaar de diepe ruimte doorkruisen en dat onvoorziene uitdagingen die tijdlijn kunnen verkorten.
Lange afstand
Voyager 1 en Voyager 2 blijven de verste door mensen gemaakte objecten die ooit zijn gebouwd. Voyager 1 is meer dan 25 miljard kilometer van de aarde verwijderd. Voyager 2 bevindt zich op meer dan 13 miljard mijl (21 miljard kilometer) van de aarde. Als gevolg van deze afstand duurt het meer dan 23 uur om een radiosignaal van de aarde naar Voyager 1 en 19½ uur naar Voyager 2 te krijgen. “Elke minuut van de dag verkennen de Voyagers een gebied waar nog nooit een ruimteschip is geweest,” zegt Linda Spilker, Voyager-projectwetenschapper bij JPL. “Dat betekent ook dat elke dag onze laatste kan zijn. Maar die dag kan ook een nieuwe interstellaire openbaring brengen. Dus we doen er alles aan om ervoor te zorgen dat Voyagers 1 en 2 zo lang mogelijk hun pionierswerk kunnen voortzetten.”
Bron: NASA
