يتميز المسافران 1 و 2 بكونهما في الفضاء لمدة 42 عامًا ولا يزالان يعملان. وعلى الرغم من أنها تبعد 18 مليار كيلومتر (11 مليار ميل) عن الشمس ، إلا أنها لا تزال ذات قيمة علمية. لكن طاقتهم تنفد ، وإذا أرادت وكالة ناسا الاستمرار في العمل لفترة أطول ، فلديهم بعض القرارات التي يتعين عليهم اتخاذها.
مشكلة الطاقة
أصبحت قضية الطاقة أكثر أهمية بمرور الوقت بالنسبة إلى فوييجر. لا تتطلب أجهزتهم العلمية الطاقة فحسب ، بل تحتاج المركبة الفضائية إلى الحفاظ على دفء نفسها في بيئة الفضاء المتجمدة. زوجا المركبتين الفضائيتين لا يعملان بالطاقة الشمسية: لن يكون ذلك ممكنًا حتى الآن بعيدًا عن الشمس. يعتمدون على المولدات الكهروحرارية للنظائر المشعة (RTG) لطاقتهم.
يحتوي كل من مجسات Voyager على ثلاث مجموعات RTG ، ويستخدمون البلوتونيوم 238 كمصدر للوقود. عندما يتحلل هذا النظير ، فإنه ينتج حرارة تتحول إلى طاقة كهربائية. أطلقت كل فوييجر توليد 470 واط عند 30 فولت تيار مستمر ، ولكن بمرور الوقت يتدهور هذا الأمر. لا يتم استنفاد الوقود بشكل مطرد فحسب ، بل يتم أيضًا استنفاد المزدوجات الحرارية المستخدمة في النظام تتحلل بمرور الوقت. اعتبارًا من عام 2011 ، كان كل من فوييجر يولد ما يقل قليلاً عن 270 واط ، وهو ما يمثل حوالي 76 ٪ من الطاقة التي بدؤوا بها.
حبيبة من البلوتونيوم 238 ، النظير المستخدم لتشغيل RTGs على كلتا المركبتين الفضائيتين فوييجر. عندما تتحلل ، تطلق الكريات الحرارة ، وهذا هو سبب توهجها باللون الأحمر. حقوق الصورة: مختبر لوس ألاموس الوطني.
في حين أن 270 واط أفضل مما كان متوقعًا عندما تم تصميم المجسات وإطلاقها ، إلا أنه لا يزال يعني ضرورة اتخاذ قرارات حتمية بشأن أنظمة المركبات الفضائية التي يجب إيقاف تشغيلها.
أولاً ، يجب أن تمنح وكالة ناسا الفضل في الحفاظ على استمرار المجسات لفترة طويلة. إنه لأمر مدهش بحد ذاته. تم بالفعل إيقاف تشغيل بعض أجزاء المجسات ، ومن اللافت للنظر أنها لا تزال تعمل.
استجابةً لمخاوف الطاقة ، أوقفت ناسا في عام 2011 المدفأة في فوييجر 1 مطياف الأشعة فوق البنفسجية . تم تصميم هذه الأداة لتعمل في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -35 درجة مئوية (-31 درجة فهرنهايت) ، ولكن بعد أن تم تسخينها أطفئ ، استمر في العمل عند -79 درجة مئوية (-110 درجة فهرنهايت).
'إنه لأمر لا يصدق أن أدوات فوييجر أثبتت قوتها الشديدة.'
مدير مشروع فوييجر سوزان دود
ولكن كان ذلك في عام 2011 ، ومنذ ذلك الحين فقدت مجموعات RTG المزيد من القوة. في الواقع ، يفقدون حوالي 0.8٪ من إنتاجهم من الطاقة كل عام. الآن ، يعمل مهندسو ناسا على صقل قواعد الانزلاق الخاصة بهم ووضع خطة جديدة لإدارة الطاقة في مكانها للحفاظ على استمرار المسبار لفترة أطول.
أطفئ الحرارة للحفاظ على مسافري المسافرين
في الآونة الأخيرة ، قررت وكالة ناسا إيقاف تشغيل المدفأة لأداة أخرى ، هذه المرة على فوييجر 2. لقد أطفأت الحرارة في فوييجر 2 النظام الفرعي للأشعة الكونية (CRS). هذا سيء للغاية ، لأنه في نوفمبر 2018 ، كانت أداة CRS أساسية في تحديد ما تمتلكه Voyager 2 غادر الغلاف الشمسي ودخلت الفضاء بين النجوم. منذ أن غادرت المجسات الغلاف الشمسي ، أرسلوا لنا معلومات فريدة ومهمة حول كيفية عمل الغلاف الشمسي يتفاعل مع الرياح بين النجوم . لا توجد مركبة فضائية أخرى تستطيع فعل ذلك ، ووضع مركبة أخرى في مكانها قد يستغرق عقودًا.
ترك كل من فوييجر 1 و 2 الغلاف الشمسي خلفهما ، وهما أول مركبة فضائية تقوم بذلك. حقوق الصورة: بواسطة NASA / JPL-Caltech - https://photojournal.jpl.nasa.gov/figures/PIA22835_fig1.png ، المجال العام ، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟curid=74978307
ولكن على الرغم من إيقاف تشغيل سخان الجهاز لنظام Cosmic Ray Subsystem (CRS) الخاص بـ Voyager 2 ، أكد المهندسون أن الجهاز لا يزال يعمل عند -59 درجة مئوية (-74 فهرنهايت) ، على الرغم من أنه تم اختبارها فقط حتى -45 درجة مئوية ( -49 فهرنهايت).
قالت سوزان دود ، مديرة مشروع فوييجر ، التي تعمل في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في باسادينا ، كاليفورنيا: 'إنه أمر لا يصدق أن أدوات فوييجر أثبتت قوتها الشديدة'. 'نحن فخورون بأنهم صمدوا أمام اختبار الزمن. تعني الأعمار الطويلة للمركبة الفضائية أننا نتعامل مع سيناريوهات لم نعتقد أبدًا أننا سنواجهها. سنستمر في استكشاف كل خيار لدينا من أجل الحفاظ على فويجرز يقدمون أفضل علم ممكن '.
كما هو الحال الآن ، لا يزال Voyager 2 يعيد البيانات من خمسة أدوات ، على الرغم من إيقاف حرارة CRS. على وجه الخصوص ، لا يزال يعمل على تسخين أداة الجسيمات منخفضة الطاقة المشحونة. ذلك لأنه يمكن أن يعرض بيانات عن الانتقال خارج الغلاف الشمسي بالطريقة نفسها التي يمكن لـ CRS القيام بها. CRS أحادي الاتجاه ، بينما أداة الطاقة المنخفضة متعددة الاتجاهات ، وهو أحد أسباب إيقاف حرارة CRS.
تأخير الحتمية
توليد الحرارة هو نشاط كثيف الطاقة. مع نفاد الطاقة في المجسات ، سيتعين في النهاية إيقاف تشغيل المزيد من السخانات للسماح بتشغيل الأجهزة المتبقية. لا توجد طريقة للتغلب عليها. لكن ميزانية الطاقة المتناقصة في المجسات تؤثر أيضًا على الأنظمة الأخرى إلى جانب الأدوات العلمية.
تحتوي المجسات على دافعات صغيرة وهي ضرورية لتشغيل المجسات. يجب أن تكون المركبة الفضائية موجهة بحيث تواجه هوائياتها الأرض لتلقي الأوامر وإعادة البيانات إلى الأرض. تحتوي كل مركبة فضائية على خزان من وقود الهيدرازين أحادي الوقود المستخدم لتشغيل محركات الدفع الصغيرة ، والتي تعمل في رشقات صغيرة أو نفث لتوجيه المركبة الفضائية.
في هذا الرسم التوضيحي ، يبحث تلسكوب هابل الفضائي التابع لوكالة ناسا على طول مسارات المركبات الفضائية فوييجر 1 و 2 التابعة لناسا أثناء رحلتها عبر النظام الشمسي إلى الفضاء بين النجوم. يحدق هابل في خطي رؤية (الملامح المخروطية المزدوجة) على طول مسار كل مركبة فضائية. هدف التلسكوب هو مساعدة علماء الفلك على رسم خريطة للبنية بين النجوم على طول المسار المرتبط بالنجوم لكل مركبة فضائية. يمتد كل خط رؤية عدة سنوات ضوئية إلى النجوم القريبة. الائتمان: NASA و ESA و Z. Levy (STScI).
إذا تجمدت الخطوط التي تغذي الوقود للدفعات ، فلن يتمكن المهندسون من توجيه هوائيات أو أدوات المركبات الفضائية. في هذه المرحلة ، من المحتمل أن تكون المركبة الفضائية عديمة الفائدة. لذا فهي تتطلب الحرارة أيضًا.
ومع ذلك ، هناك مشكلة أخرى مع الدافعات. حتمًا ، تتعطل أنظمة مثل تلك بمرور الوقت ، وفي عام 2017 لاحظ المهندسون مشكلة. كان يتعين على بعض محركات الدفع في فوييجر 1 أن تعمل بجدية أكبر للحفاظ على الاتجاه الصحيح نحو الأرض. لذلك لجأوا إلى بعض الدافعات التي لم يتم استخدامها منذ فترة طويلة لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم إنجاز المهمة.
صدق أو لا تصدق ، هذه المجموعة الثانوية من الدافعات لم يتم استخدامها لمدة 37 عامًا. لكنهم اشتعلوا وقاموا بعملهم. يجب أن يكون هذا نوعًا من السجلات في حد ذاته.
رسم توضيحي لـ Voyager 1. توجد مجموعة من أربعة دفعات احتياطية على الجانب الخلفي للمركبة الفضائية في هذا الاتجاه. الائتمان: NASA / JPL-Caltech
الآن ، بدأت الدوافع الرئيسية في Voyager 2 في إظهار المشاكل. مع النجاح الذي حققوه مع الدفاعات القديمة غير المستخدمة في Voyager 1 ، قرر المهندسون تشغيل محركات الدفع الاحتياطية القديمة على Voyager 2 أيضًا. لكن هؤلاء لم يكونوا خاملين طالما كانت فوييجر 1. تم استخدامها آخر مرة عندما واجهت فوييجر 1 نبتون في عام 1989 قبل 30 عامًا ، وتخطط ناسا لتشغيلها في وقت لاحق من هذا الشهر.
بفضل الهندسة الذكية والتخطيط الدقيق والاستخدام الحكيم للطاقة المتبقية لكلا Voyagers ، يتم تأخير النهاية الحتمية للمركبة الفضائية. نتيجة لذلك ، يمكن أن تستمر مساهماتهم العلمية المستمرة في المستقبل لفترة من الوقت.
'يستكشف كلا مسبارين فوييجر مناطق لم تتم زيارتها من قبل ، لذلك كل يوم هو يوم اكتشاف.'
عالم مشروع فوييجر إد ستون
يعتقد المهندسون ومخططو المهام أنه لا يزال هناك بضع سنوات من القدرة التشغيلية المتبقية. هذا مهم ، لأن كل شيء نتعلمه عن منطقة الفضاء الذي يتواجدون فيه يرجع إلى موقعهم الفريد في مراقبته. لا يمكن التقليل من شأن ذلك ، لأن الأوراق البحثية الجديدة لا تزال تُكتب بناءً على بيانات فوييجر ، ليس فقط من مكانها الحالي ، ولكن من حيث كانت منذ سنوات ، وحتى عقود ،.
في عام 2017 ، شغل فران باغنال منصب الرئيس السابق لوكالة ناسا لمجموعة تقييم الكوكب الخارجي التابعة لناسا مقابلة في نوتيلوس . قالت في تلك المقابلة ، 'ما زلت أقوم بتحليل بيانات Voyager ، صدق أو لا تصدق. لقد نشرنا للتو ثلاث أوراق بحثية حول بيانات Voyager التي تم التقاطها قبل 33 عامًا ، في نفس الوقت الذي نحتفل فيه جميعًا بالذكرى الأربعين لإطلاقها. كان ممتعا. أدركت أن بعض البيانات التي قمت بإعداد رسالتي عليها ، من عام 1979 ، لم يتم إعادة تحليلها '.
يطرح السؤال ، كم عدد الأوراق المستقبلية بناءً على البيانات الحالية التي يمكن كتابتها بعد عقود من الآن؟
لا شيء يدوم إلى الأبد
أشهر صور برنامج Voyager هي صور نقطة زرقاء شاحبة صورة (في الواقع سلسلة من الصور.) لم نعد نتلقى أي صور من كاميرات Voyager. لا يوجد شيء لالتقاط صور للخارج. ولكن من الغريب تقريبًا كيف أن تلك المركبات الفضائية لا تزال تقدم البيانات والبيانات الفريدة بعد عقود عديدة من تصميمها وبناؤها وإطلاقها. بطريقة غريبة ، فهي تشبه كبسولات زمنية لتقنية استكشاف الفضاء في وقت مبكر.
'النقطة الزرقاء الباهتة' الشهيرة للأرض التي التقطتها فوييجر 1 في فبراير 1990 (ناسا / مختبر الدفع النفاث)
قال عالم فوييجر بروجكت إد ستون ، الذي يتخذ من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا مقراً له: 'كلا مجسَي فوييجر يستكشفان مناطق لم تتم زيارتها من قبل ، لذا فإن كل يوم هو يوم اكتشاف'. 'ستستمر Voyager في مفاجأتنا برؤى جديدة حول الفضاء السحيق.'
لا شيء يدوم إلى الأبد وسيظل يومًا ما لمركبة فوييجر الفضائية. بالنسبة للأشخاص المطلعين على المهمات ، والذين لديهم فكرة عما ساهموا به في معرفة البشرية ، سيكون هذا يومًا حزينًا. من الغريب التفكير في كل ما حدث هنا على الأرض أثناء قيام المركبتين الفضائيتين برحلتهما.
الخبر السار هو أن المركبة الفضائية المستقبلية ستبني على العمل الذي أنجزه برنامج فوييجر.
انطباع فنان عن مسبار IBEX الصغير. حقوق الصورة: ناسا
ناسا تطلق مسبار رسم الخرائط والتسارع بين النجوم ( IMAP ) في عام 2024 ، وسوف تستفيد من ملاحظات فويجرز. يبني مستكشف الحدود بين النجوم (IBEX) بالفعل على عمل فوييجر 1 و 2 ويعطينا المزيد معلومات مفصلة عن الغلاف الشمسي.
في مقابلة نوتيلوس نفسها ، قال فران باغنال ، 'أتوقع أننا سنتوقف عن التواصل معها في مكان ما حوالي 15 عامًا أخرى أو نحو ذلك.' إنها ليست المتحدث الرسمي باسم برنامج Voyager ، ولكن إذا كانت دقيقة ، فهذا يعني أن الاتصالات قد تنتهي بحلول عام 2032.
ضع علامة على هذا التاريخ في التقويم الخاص بك.
جديلة بالحنين.
مصادر:
- خبر صحفى: خطة جديدة للحفاظ على استمرارية أقدم مستكشفي ناسا
- ناسا: برنامج فوييجر
- خبر صحفى: تطلق فوييجر 1 صواريخ الدفع بعد 37 عامًا
- خبر صحفى: مسبار فوييجر 2 التابع لناسا يدخل الفضاء بين النجوم
- خبر صحفى: تبريد أجهزة فوييجر بعد إيقاف تشغيل السخان
- الكون اليوم: أخيرا! فوييجر 2 الآن في الفضاء بين النجوم
- دخول ويكيبيديا: برنامج فوييجر