Voyager 1 powoli gaśnie. NASA wyłączyła jeden z ostatnich instrumentów sondy

Voyager 1 jest dziś tak daleko, że sygnał z Ziemi dociera do niego po około 23 godzinach. 17 kwietnia NASA wysłała jedną z takich komend, by wyłączyć instrument naukowy pracujący niemal nieprzerwanie od 1977 roku. To nie awaria, lecz kolejny etap oszczędzania sondy, która od ponad dekady bada przestrzeń międzygwiazdową.

Wyłączony instrument to Low-energy Charged Particles experiment, czyli LECP. Przez prawie 49 lat mierzył niskoenergetyczne cząstki naładowane: jony, elektrony i promieniowanie kosmiczne docierające z Układu Słonecznego oraz galaktyki. Dzięki tym pomiarom naukowcy mogli śledzić, co dzieje się za heliopauzą, czyli poza granicą słonecznej bańki cząstek i pól magnetycznych. Według NASA żaden inny działający statek kosmiczny nie znajduje się dziś dość daleko, by dostarczać takich danych.

Decyzję przyspieszył spadek mocy, który pojawił się 27 lutego podczas planowanego manewru obrotowego sondy. Inżynierowie NASA uznali, że kolejny taki spadek może uruchomić zabezpieczenie przed zbyt niskim napięciem i doprowadzić do samoczynnego wyłączenia części systemów. Na Ziemi byłby to problem do opanowania. Ponad 25 miliardów kilometrów od domu zmieniłby się jednak w ryzykowną operację ratunkową, prowadzoną z opóźnieniem liczonym w niemal pełnych dobach.

Sonda z epoki Złotej Płyty

Fot. NASA, commons.wikimedia

Voyager 1 wystartował 5 września 1977 roku z Cape Canaveral, 16 dni po Voyagerze 2. Numeracja może mylić, bo to „dwójka” jako pierwsza ruszyła w drogę, ale Voyager 1 poleciał szybszą trasą i jeszcze w tym samym roku wyprzedził bliźniaczą sondę. Pierwotny plan zakładał pięcioletnią misję do Jowisza i Saturna. NASA wykorzystała jednak rzadki układ planet, który pozwalał sondom nabierać prędkości dzięki asyście grawitacyjnej, jakby każda planeta podawała im kolejną rękę w drodze na zewnątrz Układu Słonecznego. Taka konfiguracja zdarza się mniej więcej raz na 175 lat i skróciła potencjalny lot do Neptuna z 30 do 12 lat.

Voyagery szybko przekroczyły granice pierwotnego planu. Misja, która miała być pięcioletnim lotem do Jowisza i Saturna, stała się pierwszą wielką wyprawą przez krainę planet olbrzymów. Obie sondy zbadały łącznie Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna, 48 ich księżyców oraz systemy pierścieni i pól magnetycznych. To dzięki nim planety z podręczników przestały być odległymi punktami światła, a stały się światami z pogodą, burzami, pierścieniami, wulkanami i własną geologią.

Voyager 1 odkrył cienki pierścień wokół Jowisza oraz dwa niewielkie księżyce tej planety, Thebe i Metis. Misja pokazała też aktywne wulkany na Io, co było pierwszym takim odkryciem poza Ziemią i jednym z największych zaskoczeń programu. Przy Saturnie Voyager 1 znalazł pięć kolejnych księżyców i nowy pierścień, nazwany pierścieniem G. Z kolei dalszy lot Voyagera 2 do Urana i Neptuna sprawił, że do dziś pozostaje on jedyną sondą, która odwiedziła te dwie planety z bliska.

Na pokładzie obu sond umieszczono też 12-calowy pozłacany dysk miedziany, znany jako Złota Płyta. Zapisano na nim obrazy, dźwięki natury, muzykę i pozdrowienia w 55 językach. Nie jest instrumentem naukowym, lecz kapsułą czasu przygotowaną na wypadek, gdyby sondę odnalazła kiedyś inna cywilizacja. W historii misji to jeden z najbardziej rozpoznawalnych śladów epoki, w której lot poza planety olbrzymy był jednocześnie projektem naukowym i symboliczną wiadomością z Ziemi.

Voyager 1 ma również na koncie jedno z najsłynniejszych zdjęć w dziejach nauki. 14 lutego 1990 roku, z odległości około 6 miliardów kilometrów od Słońca, sonda odwróciła kamery ku planetom i wykonała rodzinny portret Układu Słonecznego. Ziemia była na nim drobnym punktem światła, później nazwanym „Pale Blue Dot”. Po tej serii zdjęć kamery Voyagera 1 wyłączono, by oszczędzać energię.

Wat po wacie

Voyager 1 nie może korzystać z paneli słonecznych. Jest na to zbyt daleko od Słońca, dlatego energię zapewniają mu radioizotopowe generatory termoelektryczne, które zamieniają ciepło z rozpadu plutonu w prąd. Ich moc spada z czasem o około 4 waty rocznie. Dlatego NASA od lat wyłącza kolejne grzałki, instrumenty i urządzenia pomocnicze, pilnując jednocześnie, by sonda miała dość ciepła i energii do pracy najważniejszych systemów.

Po wyłączeniu LECP Voyager 1 ma już tylko dwa działające instrumenty naukowe. Jeden rejestruje fale plazmowe, drugi mierzy pole magnetyczne. To niewiele w porównaniu z pierwotnym zestawem dziesięciu instrumentów, ale właśnie te pomiary pozwalają badać przestrzeń, do której nie dotarł żaden inny statek zbudowany przez człowieka. Voyager 1 przekroczył heliopauzę w sierpniu 2012 roku, a Voyager 2 w listopadzie 2018 roku. To granica, na której wiatr słoneczny - strumień cząstek wypływających ze Słońca, traci przewagę nad materią i polami przestrzeni międzygwiazdowej. Nie jest to ściana ani ostra krawędź Układu Słonecznego, lecz rozległa strefa przejścia. Po jej przekroczeniu sondy nadal pozostają pod grawitacyjnym wpływem Słońca, ale lecą już przez przestrzeń międzygwiazdową.

Wyłączenie LECP nie było prostym kliknięciem z Ziemi. Komenda potrzebowała około 23 godzin, by dotrzeć do Voyagera 1, a sama procedura wygaszania trwała kolejne trzy godziny i piętnaście minut. NASA zostawiła jednak włączony mały silnik obracający sensor instrumentu. Pobiera tylko pół wata, ale zachowuje możliwość ponownego uruchomienia LECP, jeśli inżynierowie znajdą dodatkowy zapas energii.

Dodatkową energię ma dać operacja nazywana wewnętrznie „Big Bang”. NASA chce zmienić konfigurację zasilania sond i odłączyć urządzenia, które nie są już potrzebne do dalszej pracy. Najpierw procedura ma zostać sprawdzona na Voyagerze 2, bo znajduje się bliżej Ziemi i ma nieco większy zapas mocy. Jeśli testy się powiodą, podobne rozwiązanie może zostać zastosowane na Voyagerze 1 najwcześniej w lipcu.

W 2026 roku Voyager 1 zbliża się do odległości jednego dnia świetlnego od Ziemi, czyli około 25,9 miliarda kilometrów. To oznacza, że sygnał radiowy będzie potrzebował niemal 24 godzin, by dotrzeć do sondy, i kolejnych niemal 24 godzin, by wrócić z odpowiedzią. Pełna wymiana informacji między Ziemią a Voyagerem 1 może więc trwać blisko dwie doby, zanim inżynierowie dowiedzą się, czy wysłana komenda zadziałała. Każde polecenie wysłane przez inżynierów staje się więc operacją prowadzoną z ogromnym opóźnieniem przez sieć anten w Kalifornii, Hiszpanii i Australii, do urządzenia zbudowanego pod koniec lat 70.

Voyager 1 nadal leci, nadal odpowiada i nadal bada przestrzeń międzygwiazdową. Po wyłączeniu LECP ma już jednak tylko dwa działające instrumenty naukowe i coraz mniej energii, by opowiadać Ziemi, co znajduje się poza granicą wpływu Słońca.

Źródło: NASA/JPL, NASA Science.