Wiek sondy Voyager I daje o sobie znać. Problemy z przewodami paliwowymi

Zespół inżynierów pracujących przy sondzie Voyager I pomyślnie dokonał zmiany silników w starzejącym się statku. Problemy dotyczyły przewodów paliwowych, które po 47 latach spędzonych w przestrzeni kosmicznej zaczęły się zatykać.

Sonda Voyager I wraz z bliźniaczą konstrukcją, czyli sondą Voyager II, została wyniesiona w przestrzeń kosmiczną w 1977 roku. Od tamtej pory statek przemierza bezkres kosmosu. Jego podstawową misją były badania gazowych olbrzymów: Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna. Gdy cele zostały osiągnięte, zarządzający misją skierowali go do heliopauzy - granicy heliosfery - ochronnego "bąbla" cząstek i pól magnetycznych wytwarzanych przez nasze Słońce. Na tej granicy wiatr słoneczny wytraca swoją prędkość, a ciśnienie wiatrów galaktycznych zaczyna przeważać nad ciśnieniem wiatru słonecznego. Granica ta znajduje się około 18 miliardów kilometrów od Słońca. Sonda Voyager I przekroczyła ją i weszła w przestrzeń międzygwiezdną w 2012 roku. Obecnie znajduje się około 24 miliardy kilometrów od Ziemi.

W tym roku obie sondy obchodzą 47 lat spędzonych w kosmosie. Trzeba przyznać, że to zabytkowy sprzęt i gdyby był na Ziemi, zapewne trafiłby do muzeum. Ale sondy jeszcze działają i są najdalej znajdującymi się od Ziemi statkami, a ich położenie daje jedyną w swoim rodzaju szansę na przeprowadzenie pomiarów. Co prawda nie wszystkie instrumenty naukowe funkcjonują, ale część z nich nadal zbiera dane, które są wysyłane na Ziemię.

Ale żeby cenne dane docierały na naszą planetę, sonda musi być odpowiednio ustawiona. Do orientacji w kierunku Ziemi, by komunikacja działała prawidłowo, statek używa silników. Voyager 1, tak jak jego bliźniak, ma trzy silniki. Dwa zestawy do orientacji sondy w przestrzeni i jeden do korygowania trajektorii lotu.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

W ostatnich latach statek kosmiczny zaczął wykazywać oznaki swojego wieku. W listopadzie ubiegłego roku przestał wysyłać do kontroli lotów dane naukowe i inżynieryjne. Zamiast tego zarządzający misją otrzymywali zupełnie nieczytelny sygnał. Awarię udało się rozwiązać dopiero w czerwcu tego roku.

Ale to nie jedyne problemy sondy. Inżynierowie z NASA od lat walczą z problemami z silnikami sondy, które utrzymują statek skierowany na Ziemię, aby mógł odbierać polecenia i wysyłać zebrane dane. Problemy dotyczą przewodów paliwowych, które zatykają się.

Silniki są zasilane ciekłą hydrazyną, która zamienia się w gaz i uwalnia w dziesiątkach milisekundowych podmuchów, aby delikatnie przechylić antenę statku kosmicznego w kierunku Ziemi. Dziennie sonda potrzebuje wykonać około 40 takich impulsów. Przewody paliwowe silników zatykają się dwutlenkiem krzemu z gumowych komponentów umieszczonych w zbiorniku paliwa. To zmniejsza wydajność generowanej przez silniki mocy.

W trakcie długiej misji Voyagera I silniki były wykorzystywane do różnych celów. Ale odkąd przekroczył heliopauzę, statek leci prosto przed siebie i jedyne czego mu potrzeba, to prawidłowe ustawienie anteny w kierunku Ziemi. Co ważne, każdy z trzech silników może być wykorzystany w tym właśnie celu.

W 2002 roku zespół inżynierów z NASA pierwszy raz zauważył, że niektóre przewody paliwowe prowadzące do silnika służącego do orientacji w przestrzeni zatykają się. Zespół zdecydował się wówczas zmienić silnik. Rozwiązanie to działało przez 16 lat. Ale w 2018 roku zmieniony silnik również zaczął wykazywać oznaki zatkania przewodów paliwowych. Inżynierowie postanowili wtedy wykorzystać do orientacji w przestrzeni silnik przeznaczony do korygowania trajektorii lotu. Od tamtej pory Voyager I korzystał właśnie z tego silnika, by kierować swoją antenę na Ziemię.

Ale w ostatnim czasie okazało się, że przewody paliwowe tego silnika, jak ustalili inżynierowie z NASA, są zatkane jeszcze bardziej niż w pozostałych dwóch. Zatkane przewody znajdują się wewnątrz silników i kierują paliwo do katalizatorów, gdzie jest ono zamieniane na gazy. Oryginalnie średnica przewodu wynosiła 0,25 milimetra. Obecnie, jak przyznała NASA w komunikacie, średnica wynosi zaledwie 0,035 mm. W rezultacie zespół musiał przełączyć obsługę orientacji w kierunku Ziemi na jeden z wcześniej wykorzystywanych silników.

Zmiana silników była stosunkowo prostą operacją w 1980 lub nawet 2002 roku. Jednak wiek statku wprowadził nowe wyzwania, głównie związane z zasilaniem i temperaturą. Lata temu na Voyagerze I zostały wyłączone wszystkie nieistotne systemy pokładowe, w tym niektóre grzejniki, by oszczędzać stopniowo kurczące się źródło zasilania elektrycznego, generowane przez rozpad plutonu. Chociaż te kroki zmniejszyły zapotrzebowanie na moc, doprowadziły również do znacznego ochłodzenia statku.

Przed zmianą silnika inżynierowie obawiali się, że nieużywane od lat przewody paliwowe zamarzły. Włączenie silników w tym stanie mogłoby je uszkodzić, czyniąc je bezużytecznymi. Dlatego przed przełączeniem należało włączyć grzałki silników, ale tu rodził się inny problem, skąd wziąć do tego moc. Zasilanie statku jest tak słabe, że włączenie grzejników silnika wymagałoby wyłączenia czegoś innego, aby zapewnić grzejnikom odpowiednią ilość energii, a wszystko, co obecnie działa, jest uważane za niezbędne.

Po zbadaniu problemu badacze wykluczyli wyłączenie jednego z wciąż działających instrumentów naukowych na ograniczony czas, ponieważ istniało ryzyko, że instrument nie powróci już do prawidłowego działania. W końcu zespół inżynierów ustalił, że mogą bezpiecznie wyłączyć jeden z głównych grzejników statku na godzinę, uwalniając wystarczająco dużo energii, aby włączyć grzejniki silników. Rozwiązanie zadziałało.

Zarządzający misją mają świadomość, że w końcu pojawi się problem, który zakończy misję Voyagerów. Jeśli jednak uda się takiego uniknąć, to w końcu wyczerpie się energia. Obie konstrukcje zasilane są przez radioizotopowe generatory termoelektryczne, które z roku na rok działają coraz gorzej. Według szacunków NASA, około 2025 roku generatory mogą nie być już w stanie zapewnić odpowiedniej do działania mocy.

Źródło: NASA

Twórz treści i zarabiaj na ich publikacji. Dołącz do WP Kreatora

https://kreator.wp.pl/