Eine künstlerische Illustration von Voyager 1.(Bildnachweis: NASA)
Die weit entfernte und kalte Raumsonde Voyager 1 hat einen cleveren Schubdüsentrick angewendet, um nach Hause zu telefonieren.
Voyager 1, das am weitesten entfernte menschliche Objekt, das derzeit durch den interstellaren Raum fliegt, hatte Probleme mit den Triebwerken, die es dem Raumschiff erschwerten, auf die Erde ausgerichtet zu bleiben, wenn es die Erde anrief. Solange Voyager 1 nicht auf ein anderes Triebwerk umschalten kann, würde das 47 Jahre alte Raumschiff ohne Hilfe von der Erde allein weiterfliegen. Erschwerend kommt hinzu, dass Voyager 1 so alt ist, dass plötzliche Veränderungen die Sonde beschädigen könnten.
„Alle Entscheidungen, die wir in Zukunft treffen müssen, erfordern viel mehr Analyse und Vorsicht als früher“, sagte Suzanne Dodd, Voyager-Projektmanagerin am Jet Propulsion Laboratory der NASA, das die Mission leitet, in einer Erklärung am Dienstag (10. September).
Die Erkenntnisse von Voyager 1 sind für die Weltraumforschung von entscheidender Bedeutung, da sie uns mehr über den interstellaren Raum, d. h. den Bereich des Kosmos außerhalb der Reichweite der Schwerkraft oder der Teilchen der Sonne, verraten.
Die alternde nukleare Energiequelle der Raumsonde ist jedoch stark geschwächt und hat nicht mehr viel Energie zum Spielen. Daher haben die Ingenieure des JPL einen Rettungsplan ausgearbeitet, um die Ausrichtungsfähigkeit der Sonde zu verbessern, ohne die noch funktionierenden wissenschaftlichen Instrumente zu gefährden.
Voyager 1 und sein Zwilling, Voyager 2, starteten 1977 zu ihren ersten Missionen, um das ferne Sonnensystem zu untersuchen. Bis 1989 flogen sie gemeinsam an den vier größten Planeten des äußeren Sonnensystems vorbei und senden – mit altersbedingten Anpassungen – auch nach ihrem Austritt aus dem Sonnensystem in den frühen 2010er Jahren weiterhin wissenschaftliche Daten aus der Ferne.
Ein Bild von Uranus (links) und Neptun (rechts), aufgenommen von der Raumsonde Voyager 2. (Bildnachweis: Patrick Irwin)
Wie bei den Menschen hat das Altern auch bei den Voyager-Systemen zu Veränderungen geführt. Die Treibstoffschläuche für die Triebwerke sind seit mehr als 20 Jahren anfällig für Verstopfungen. Das passiert, wenn sich eine Gummimembran in jedem Treibstofftank des Raumschiffs zersetzt und ein Siliziumdioxid-Nebenprodukt erzeugt, das die Leitung verstopft.
Glücklicherweise verfügt jede Voyager über drei Triebwerkszweige, die sie nutzen kann: zwei Stellungszweige, die ursprünglich für die Orientierung gedacht waren, und einen Flugbahnkorrekturzweig, der für Bahnänderungen im Weltraum gedacht ist. Um es klar zu sagen: Die Ingenieure haben jahrzehntelang das Unerwartete überwunden, indem sie Teile der Voyager kreativ umfunktioniert haben. Diese neue Triebwerkssituation brachte jedoch zusätzliche Herausforderungen mit sich.
Künstlerische Darstellung der Teile der Heliosphäre, des Einflussbereichs der Sonne auf die Erde. Ebenfalls abgebildet (nicht maßstabsgetreu) sind die Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 der NASA, die sich jetzt im interstellaren Raum befinden. (Bildnachweis: NASA)
Bei Voyager 1 begann 2002 ein Treibstoffrohr im ersten Lageantriebszweig zu verstopfen, so dass auf den zweiten Zweig umgeschaltet werden musste, so die NASA-Beamten in der gleichen Erklärung. Als der zweite Zweig 2018 zu versagen begann, wurden alle Orientierungsmanöver von Voyager 1 auf den Zweig der Flugbahnkorrekturmanöver umgestellt.
Dieser einzelne Zweig des Flugbahnkorrektursystems ist jedoch im Laufe der Zeit stark verstopft, und zwar in einem noch stärkeren Maße als die beiden Fluglagenantriebszweige zuvor.
Das JPL beschloss daher, wieder auf das Lageregelungssystem umzusteigen, musste dies aber mit weniger Energie tun als im Jahr 2002. Voyager 1 läuft nur noch mit den wichtigsten Systemen, und sogar einige ihrer Heizungen wurden abgeschaltet.
Durch den notwendigen Ausfall einiger Heizungen – und die verringerte Strahlungswärme aufgrund der geringeren Anzahl von Systemen, die auf der Raumsonde laufen – war der ruhende Lageantriebszweig von Voyager 1 so kalt, dass selbst das Einschalten zu Schäden führen konnte.
Nach einer sorgfältigen Untersuchung von Voyager 1 aus der Ferne stellten die Ingenieure des JPL fest, dass es ausreichen würde, eine der Heizungen eine Stunde lang einzuschalten. Der Befehl funktionierte, und am 27. August richtete einer der Lagetriebwerkszweige Voyager 1 zum ersten Mal seit sechs Jahren wieder erfolgreich auf die Erde aus.
Voyager 1 erforderte in letzter Zeit eine andere Form der kreativen Fehlersuche; im Juni lösten die Ingenieure ein Datenübertragungsproblem, das die Raumsonde seit Monaten plagte.
Die Ingenieure des JPL planen, die Voyager-Zwillingssonde mindestens bis zum 50. Jahrestag der Mission im Jahr 2027 in Betrieb zu halten, so Dodd gegenüber Reportern im Juni bei einem Treffen der Bewertungsgruppe für äußere Planeten der Weltraumforschungsgemeinschaft, wie SpaceNews berichtet.
Die Gruppe befasst sich allgemein mit Forschungsaktivitäten in den äußeren Bereichen des Sonnensystems; sie kann der NASA Ratschläge erteilen, aber die Agentur folgt den Empfehlungen nicht unbedingt, so die NASA.
