تريد ناسا أن تتقدم رحلات Voyagers برشاقة، لذا فقد حان الوقت لتصحيح البرنامج – Ars Technica

ستة وأربعون عامًا في الفضاء السحيق، كان لمركبة الفضاء فوييجر التوأم التابعة لناسا أثرها. في بعض الأحيان تقوم أجهزة الكمبيوتر البدائية الخاصة بهم بأشياء مجنونة، فتتآكل دوافعها، وتنسد خطوط الوقود الخاصة بها. ولم تعد نصف أدواتهم العلمية توفر البيانات، كما أن مستويات قوتها آخذة في الانخفاض.

ومع ذلك، يعمل فريق صغير من المهندسين والعلماء الذين يعملون في مشروع Voyager في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا على إخلاء كل جزء من الحياة من المركبتين الفضائيتين الوحيدتين اللتين تحلقان عبر الفضاء بين النجوم. رياح الشمس الشمسية.

وقالت سوزان دود، مديرة مشروع Voyager في JBL، في مقابلة مع Ars: “هذه هي الخطوات التي نحاول اتخاذها لإطالة عمر هذه المهمة”.

تدرس أدوات فوييجر المسارات الكونية والمجال المغناطيسي وبيئة البلازما بين النجوم. لم يعودوا يلتقطون الصور. وقد سافر كلا المسبارين إلى ما بعد الغلاف الشمسي، حيث يدخل تيار الجسيمات المنبعثة من الشمس إلى الوسط البينجمي.

وقال تود: “لا تزال كلتا المركبتين الفضائيتين تعملان ولا تزالان توفران بيانات علمية ذات قيمة فريدة، وإنها لنعمة أننا نحصل على البيانات كل يوم إضافي”.

ولكن في حين أن مهندسي المركبات الفضائية يحبون التكرار، إلا أنهم لم يعودوا يتمتعون برفاهية النسخ الاحتياطية على متن فوييجر. أي أن فشل جزء واحد في أي قسم معين من المركبة الفضائية يمكن أن يوقف المهمة.

وقال دود: “كل شيء على كلتا المركبتين الفضائيتين عبارة عن سلسلة واحدة”. “لم تعد هناك إمكانات احتياطية متبقية. في بعض الأحيان قمنا بإيقاف تشغيل الأشياء لتوفير الطاقة اللازمة لتشغيل المعدات.”

حل المشكلات من على بعد أكثر من 12 مليار ميل

خلال عطلة نهاية الأسبوع، خططت وحدات التحكم الأرضية في مختبر الدفع النفاث لإرفاق تصحيح برمجي بمركبة فوييجر 2. يعد هذا اختبارًا قبل أن يرسل الطاقم الأرضي نفس التصحيح إلى Voyager 1 لإصلاح أي مشكلة في أجهزة الكمبيوتر الداخلية الخاصة به. ظهرت المشكلة لأول مرة في عام 2022، عندما لاحظ المهندسون أن الكمبيوتر المسؤول عن توجيه المركبة الفضائية Voyager 1 كان يعمل بشكل طبيعي ولكنه كان يرسل تقارير حالة غير طبيعية. دخل الكمبيوتر بطريقة ما إلى الوضع الخاطئ. وفقا لوكالة ناسا.

أراد المديرون اختبار التصحيح على فوييجر 2 قبل إرساله إلى فوييجر 1، والتي ستطير بعيدًا عن الأرض، في أعماق الفضاء بين النجوم. وهذا يجعل ملاحظات فوييجر 1 للبيئة ذات قيمة كبيرة للعلماء.

وفي الوقت نفسه، طوّر المهندسون محركًا جديدًا لقيادة الدفعات الموجودة على مركبتي فوييجر الفضائيتين. تتطلب هذه المحركات الصاروخية الصغيرة – التي يتم إطلاقها بشكل مستقل – توجيه الهوائي الرئيسي نحو الأرض أثناء كل مسبار. تحتوي الخطوط القصيرة التي تغذي وقود الهيدرازين على بقايا الوقود الدافع. تقول ناسا إن الحشد كان “كبيرًا” في بعض الخطوط، لذلك أعطى المهندسون المركبة الفضائية أوامر جديدة في الأسابيع القليلة الماضية حتى تدور المجسات أكثر قليلاً في كل اتجاه قبل إطلاق أجهزة الدفع.

وينتج عن ذلك قيام المركبة الفضائية بعمليات إطلاق أقل وأطول، وكل واحدة منها تضيف المزيد من المخلفات إلى خطوط الوقود. الجانب السلبي لهذا التغيير هو أن البيانات العلمية المرسلة إلى الأرض يمكن أن تُفقد أحيانًا، ولكن بمرور الوقت، قرر الفريق الأرضي أن البرنامج سيسمح للمركبة Voyagers بإعادة المزيد من البيانات بمرور الوقت، حسبما قالت ناسا.

وقالت ناسا إنه من خلال هذه الخطوات، يتوقع المهندسون أن يتم فتح قنوات مدخل الدفع بالكامل لمدة خمس سنوات أخرى على الأقل، و”أطول من ذلك بكثير”. هناك أشياء أخرى يمكن للمهندسين تجربتها لإطالة عمر أجهزة الدفع.

وقالت ليندا سبيلكر، عالمة مشروع فوييجر من مختبر الدفع النفاث، في بيان: “في هذه المرحلة من المهمة، يواجه الفريق الهندسي الكثير من التحديات التي ليس لدينا قواعد لعب لها”. “لكنهم يواصلون التوصل إلى حلول إبداعية.”

أخبر تود آرس أن مشكلة الدفع قد تكون أخطر مشكلة تواجه مركبة فوييجر الفضائية. في عام 2017، بدأ المهندسون في تحويل مجسات فوييجر إلى الوقود الدافع الاحتياطي بعد أن أظهرت صواريخهم الأولية علامات التدهور. أصبحت كلتا المركبتين الآن مجهزتين تجهيزًا كاملاً بأجهزة دفع احتياطية للتحكم في اتجاههما، لكن لا يزال لديهما الكثير من الوقود لمدة 10 إلى 15 عامًا أخرى.

تم إطلاق مجسات فوييجر بفارق أسبوعين في عام 1977 واتخذت مسارات مختلفة عبر النظام الشمسي. حلقت فوييجر 1 بالقرب من المشتري وزحل، ثم اتخذت مسارًا عالي السرعة عبر الفضاء المجري، بينما واجهت فوييجر 2 كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون في رحلتها الخارجية.

يتم تشغيل كلتا المركبتين الفضائيتين بواسطة بطاريات نووية تعمل على تحويل الحرارة الناتجة عن تحلل البلوتونيوم إلى كهرباء. إنها تولد طاقة أقل قليلًا كل عام — حوالي 4 واط سنويًا، كما يقول دود — وفي النهاية لا تنتج ما يكفي من الكهرباء لأنظمة المركبات الفضائية المهمة. في وقت لاحق من هذا العقد، يتوقع المسؤولون موقفًا حيث سيتم إيقاف تشغيل الأدوات العلمية لمركبة فوييجر واحدة تلو الأخرى.

ولكن بشكل عام، فإن مستوى الطاقة مستقر ويمكن التنبؤ به. وفي وقت سابق من هذا العام، تجاوز المهندسون منظم الجهد الكهربي في فوييجر 2، مما سمح للمركبة الفضائية بسحب المزيد من الطاقة. ويأتي هذا القرار بعد أن لم يضطر المراقبون الأرضيون إلى إيقاف تشغيل إحدى الأدوات العلمية الخمسة المتبقية لـ Voyager 2 حتى عام 2026، بعد أن توقعوا سابقًا إيقاف تشغيل إحدى الأدوات هذا العام. وقال تود إن الفرق الأرضية ستفعل الشيء نفسه مع فوييجر 1، التي تحتوي على أربع أدوات نشطة فقط، وبالتالي ستستخدم طاقة أقل.

إذا نظرت إلى وضع الطاقة وحده، فسيتعين على مركبة Voyagers الوصول إلى عام 2030، وربما لفترة أطول قليلاً، قبل أن يتحلل مصدر طاقة البلوتونيوم، مما يجبر وكالة ناسا على إيقاف تشغيل جميع أدواتها العلمية.

وقال دود: “يستهلك جهاز الإرسال حوالي 200 واط من الطاقة، لذا بمجرد أن نصل إلى هذا المستوى من الطاقة، فهذه نهاية المهمة”.

وحتى لو توقفت عن العمل، فسوف تستمر مركبات فوياجرز التابعة لناسا في الوصول إلى النجوم.

وقال لآرس: “يمكن أن تنكسر الكثير من الأشياء قبل نفاد الطاقة”. “مثل مشكلة الدفع هذه، هناك العديد من المشاكل التي يمكن أن تظهر وتتسبب في فشل المهمة.”

نظرًا لبعد المسافة، لا يمكن للمركبات الفضائية التواصل إلا من خلال هوائيات طبقية ضخمة يبلغ طولها 230 قدمًا (70 مترًا) في شبكة الفضاء السحيق التابعة لناسا، أو من خلال ربط عدة هوائيات أصغر معًا لالتقاط الإشارات الخافتة من المركبة الفضائية. فوييجر 1 هو يقع حاليا يبعد 15 مليار ميل (24 مليار كيلومتر) عن الأرض، أي أربعة أضعاف متوسط ​​المسافة إلى بلوتو. فوييجر 2 على بعد بضعة مليارات من الأميال.

وقال دود إن ناسا لا تزال تتواصل مع Voyagers يوميًا. ولكن يتم كل ذلك من خلال فريق صغير يتكون من حوالي عشرة موظفين “مكافئين بدوام كامل”، ونصفهم فقط مخصصون بالكامل لمشروع Voyager. ويشارك آخرون وقتهم مع برامج ناسا الأخرى.

بعد مرور 46 عامًا على وجودها في الفضاء، تعد رحلة Voyagers هي أطول مهمة لناسا عمرًا، وحقيقة أنهم حققوا هذا العمر الطويل من خلال استكشاف الحدود الخارجية للنظام الشمسي تجعل إنجازاتهم أكثر إثارة للإعجاب.

وقال دود: “لقد تغلبوا على الكثير من المشاكل، والمهندسون أذكياء للغاية في التغلب على تلك المشاكل”. “أعتقد أن التركيز الآن هو أن نصل إلى 50 شخصًا وأن نقيم أكبر حفل ممكن.”