Hoe NASA het leven van de Voyagers gaat verlengen

Voyager 1
Artist impression van Voyager 1. Credit: NASA/JPL

Voyager 1 en 2 werden 42 jaar geleden gelanceerd en ze bevinden zich nu in de buitenwijken van ons zonnestelsel. Helaas is het einde van de missie nu echt in zicht maar NASA heeft een plan ontwikkeld om de ruimtesondes zo lang als mogelijk in bedrijf te houden voordat hun brandstof echt helemaal op is.

Voyager 1 en 2 werden beiden, met een tussentijd van 16 dagen, in 1977 gelanceerd. De beide ruimtesondes brachten een bezoek aan de planeten Jupiter en Saturnus. Voyager 2 vloog daarna door naar Uranus en Neptunus. Daarna vlogen de beide ruimtesondes met een snelheid van bijna 56.000 kilometer per uur steeds verder de ruimte in. De beide ruimtesondes zijn nu meer dan 18 miljard kilometer van de Zon verwijderd. Voyager 1 is de verst verwijderde van de twee. Het radiosignaal van Voyager 1 heeft, reizende met de snelheid van het licht, 20 uur en 10 minuten nodig om de Aarde te bereiken.

Helaas komen aan alle goede dingen een eind en dat geldt ook voor de beide ruimtesondes. Naar verwachting zullen de beide ruimtesondes tot ongeveer het midden van 2020 blijven functioneren, daarna hebben ze te weinig energie hun de verwarming van de instrumenten op peil te houden. Uiteindelijk zullen deze componenten bevriezen waarna er twee stukken ruimteschroot overblijven die met een enorme snelheid door de ruimte reizen.

De reis van Voyager 2 door ons zonnestelsel
Een diagram van de Voyager 2 missie tot op vandaag. De afstand is uitgedrukt in AE waarbij 1 AE de gemiddelde afstand tussen de Aarde en de Zon is (150.000.000 kilometer). Credit: NASA/JPL-Caltech

Alhoewel het einde van de missie onvermijdelijk is wil de NASA dat niet zonder meer laten gebeuren. Ingenieurs van de NASA hebben enkele wijzigingen voorgesteld die de levensduur van de beide ruimtesondes tot het uiterste moet verlengen.  Het nieuwe power management plan van de NASA is er op gericht de ruimtesondes in leven te houden tijdens hun reis door de heliopauze. De heliopauze is de grens tussen de zonnewind (de deeltjes die door de corona van de Zon worden uitgestoten) en de interstellaire ruimte.

Het begint dus een beetje koud te worden voor de Voyagers en ze lopen het risico dat ze zo ver van de Zon bevriezen. Een bevroren brandstofleiding bijvoorbeeld maakt de stuurraketjes onbruikbaar en dat kan er voor zorgen dat de ruimtesondes hun antennes niet meer op de Aarde kunnen richten en er dus geen communicatie meer mogelijk is. Dat is dan ook een van de redenen dat ze met een energiebron en enkele verwarmingsunits zijn uitgerust.

Elk van de ruimtesondes is uitgerust met drie radio-isotope thermo-elektrische generatoren die door het natuurlijke verval van het radio-isotoop plutonium-238  hitte produceren. Deze hitte wordt omgezet in elektrische energie. Omdat de energie die vrijkomt door het verval van dit plutonium afneemt en hun interne efficiency in de loop van de tijd afneemt produceert ieder Voyager per jaar ongeveer 4 watt minder energie. Dat betekent dat de generatoren ongeveer 40% minder energie produceren dan toen ze bijna 42 jaar geleden werden gelanceerd. Dit betekent ook dat er minder energie beschikbaar is om alle instrumenten in bedrijf te houden.

Men verwacht dat de thermo-elektrische generatoren niet langer dan 2025 gebruikt kunnen worden. NASA moet daarom beslissen welke instrumenten verwarmd blijven worden en welke niet. Het nieuwe plan van de NASA voorziet in verschillende opties om de komende jaren verwarmingssystemen voor instrumenten af te schakelen.

De situatie voor Voyager 2 is het meest dringend want deze ruimtesonde heeft meer instrumenten die van energie voorzien moeten worden. Onlangs besloten de ingenieurs van de NASA al om de verwarming van het Cosmic Ray Subsystem (CRS) af te sluiten. Dit instrument registreert informatie over de omgeving van de ruimtesonde en hoe de heliosfeer reageert op de zonnewind die in dit gedeelte van de ruimte waait. Opmerkelijk genoeg bleef de CRS van de Voyager 2 werken. Het instrument registreert nog steeds en stuurt nog steeds data terug naar de Aarde. De temperatuur van het instrument is nu veel lager dan waarop het op Aarde is getest.

Andere instrumenten die onder andere plasma en magneetvelden meten worden nog steeds verwarmd. Althans tot nu toe.

Een andere belangrijke overweging zijn de stuurraketjes van de verkenners. Deze raketjes gebruiken hydrazine als brandstof. Deze raketjes zijn belangrijk om de ruimtesondes te kunnen blijven gebruiken. Met minieme pulsjes zorgen ze er voor dat de ruimtesondes kunnen draaien. Twee jaar geleden moest de NASA de Voyager 1 reoriënteren maar dat kostte meer pulsen dan verwacht en ze moesten stuwraketjes gebruiken die al 37 jaar niet meer waren gebruikt. Dit liet zien dat de stuurraketjes ion de loop der jaren zwakker waren geworden. Ook Voyager 2 staat dit te wachten en zoals het er nu naar uitziet zal NASA in de loop van de maand ook bij deze ruimtesonde over moeten schakelen naar de reserve set. Hopelijk functioneren deze stuurraketjes nog net zoals ze bij Voyager 1 deden.

Alle kleine aanpassingen helpen en op die manier wil NASA het uiterste uit de Voyagers halen. De beide ruimtesondes verkennen gebieden in ons zonnestelsel die we niet kennen dus iedere dag is een dag vol ontdekkingen.

Als de Voyagers eenmaal niet meer functioneren blijven ze door de ruimte reizen. Met hun huidige snelheid zijn ze over ongeveer 40.000 jaar voorbij de Oortwolk. Buiten de Oortwolk is de aantrekkingskracht van de Zon niet meer voelbaar. Misschien worden de beide ruimtesondes ooit door een buitenaardse beschaving gevonden. Ze kunnen dan aan de hand van de gouden schijven die zich aan boord van de ruimtesondes bevinden meer leren over andere bewoners in het heelal.

 

Correctie: in eerste instantie schreef ik dat het radiosignaal van de Voyagers 20 minuten nodig heeft om de Aarde te bereiken. Dit moet zijn 20 uur en 10 minuten.

 

Eerste publicatie: 11 juli 2019
Bron: NASA




%d bloggers liken dit: