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Die 47 Jahre alte Raumsonde Voyager 1 ist wieder in Kontakt mit der NASA – aber noch nicht ganz aus dem Gröbsten –, nachdem ein technisches Problem zu einem tagelangen Kommunikationsausfall mit der historischen Mission geführt hat, die Milliarden von Kilometern entfernt im interstellaren Raum liegt.
Voyager 1 verwendet jetzt einen Funksender, auf den es seit 1981 nicht mehr angewiesen war, um mit seinem Team auf der Erde in Kontakt zu bleiben, während Ingenieure daran arbeiten, herauszufinden, was schief gelaufen ist.
Mit zunehmendem Alter der im September 1977 gestarteten Raumsonde hat das Team langsam Komponenten abgeschaltet, um Strom zu sparen, sodass Voyager 1 einzigartige wissenschaftliche Daten aus einer Entfernung von 15 Milliarden Meilen (24 Milliarden Kilometer) zurücksenden kann.
Die Sonde ist die am weitesten von der Erde entfernte Raumsonde und operiert jenseits der Heliosphäre – der Blase aus Magnetfeldern und Teilchen der Sonne, die sich weit über Plutos Umlaufbahn hinaus erstreckt – wo ihre Instrumente den interstellaren Raum direkt untersuchen.
Das neue Problem ist eines von mehreren, mit denen das alternde Fahrzeug in den letzten Monaten konfrontiert war, aber das Team der Voyager findet weiterhin kreative Lösungen, damit der sagenumwobene Entdecker seine kosmische Reise durch unbekanntes Territorium fortsetzen kann.
Gelegentlich senden Ingenieure Befehle an Voyager 1, um einige ihrer Heizungen einzuschalten und Komponenten aufzuwärmen, die im Laufe der Jahrzehnte Strahlungsschäden erlitten haben, sagte Bruce Waggoner, der Missionssicherungsmanager der Voyager. Die Hitze könne dazu beitragen, den Strahlungsschaden umzukehren, der die Leistung der Komponenten des Raumfahrzeugs verschlechtere, sagte er.
Nachrichten werden von der Missionskontrolle im Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, über das Deep Space Network der Agentur an Voyager weitergeleitet. Das System der Radioantennen auf der Erde hilft der Agentur bei der Kommunikation mit Voyager 1 und ihrer Zwillingssonde Voyager 2 sowie anderen Raumfahrzeugen, die unser Sonnensystem erkunden.
Voyager 1 sendet dann technische Daten zurück, um zu zeigen, wie es auf die Befehle reagiert. Es dauert etwa 23 Stunden, bis eine Nachricht in eine Richtung übermittelt wird.
Doch als am 16. Oktober ein Befehl an die Heizung gesendet wurde, löste etwas das autonome Fehlerschutzsystem der Raumsonde aus. Wenn das Raumschiff mehr Strom verbraucht, als es sollte, schaltet das Fehlerschutzsystem automatisch Systeme ab, die nicht unbedingt erforderlich sind, um Strom zu sparen.
Das Team entdeckte das neueste Problem, als es am 18. Oktober das Antwortsignal der Raumsonde über das Deep Space Network nicht erkennen konnte.
Voyager 1 nutzte einen seiner beiden Funksender, ein sogenanntes X-Band basierend auf der Frequenz, die es nutzt, über Jahrzehnte hinweg. Der andere Sender namens S-Band, der eine andere Frequenz verwendet, wurde seit 1981 nicht mehr verwendet, da sein Signal viel schwächer ist als das des X-Bands.
Ingenieure vermuten, dass das Fehlerschutzsystem die Rate verringert hat, mit der Daten vom Sender zurückgesendet wurden, was die Art des von Voyager 1 an die Monitore des Deep Space Network weitergegebenen Signals verändert hat. Das Voyager-1-Team lokalisierte schließlich später am 18. Oktober die Reaktion der Sonde, indem es die Signale durchsuchte, die das Deep Space Network empfing.
Doch am 19. Oktober schien die Kommunikation mit Voyager 1 völlig zum Erliegen zu kommen.
Das Team geht davon aus, dass das Fehlerschutzsystem zusätzlich noch zwei weitere Male ausgelöst wurde, was möglicherweise den X-Band-Sender abgeschaltet und das Raumschiff auf den S-Band-Sender umgeschaltet hat, der weniger Strom verbraucht, sagte die NASA.
Während das Team von Voyager 1 aufgrund der Entfernung der Raumsonde von der Erde nicht sicher war, ob das schwache S-Band-Signal erkennbar sein würde, lokalisierten die Ingenieure des Deep Space Network es.
Das Team wird keine Befehle an Voyager 1 senden, um den X-Band-Sender wieder einzuschalten, bis es herausgefunden hat, was das Fehlerschutzsystem ausgelöst hat, was Wochen dauern könnte. Ingenieure sind vorsichtig, weil sie feststellen wollen, ob die Aktivierung des X-Bands potenzielle Risiken birgt.
Wenn es dem Team gelingt, den X-Band-Sender wieder zum Laufen zu bringen, kann das Gerät möglicherweise Daten weiterleiten, die Aufschluss darüber geben könnten, was passiert ist. sagte Waggoner.
In der Zwischenzeit schickten die Ingenieure am 22. Oktober eine Nachricht an Voyager 1, um zu überprüfen, ob der S-Band-Sender funktionierte, und erhielten am 24. Oktober eine Bestätigung. Aber es ist keine Lösung, auf die sich das Team allzu lange verlassen möchte.
„Das S-Band-Signal ist zu schwach, um es langfristig zu nutzen“, sagte Waggoner. „Bisher war es dem Team nicht möglich, damit Telemetrie (Informationen über den Zustand und Status des Raumfahrzeugs) zu erhalten, geschweige denn wissenschaftliche Daten. Aber es ermöglicht uns zumindest, Befehle zu senden und sicherzustellen, dass das Raumschiff immer noch auf die Erde gerichtet ist.“
Dieser Senderwechsel ist nur einer von mehreren innovativen Hacks, die die NASA in diesem Jahr eingesetzt hat, um Kommunikationsherausforderungen bei der langlebigen Mission zu meistern. Dazu gehörte das Anzünden alter Triebwerke, um die Antenne der Voyager 1 auf die Erde zu richten, und die Suche nach einer Lösung für einen Computerfehler brachte den wissenschaftlichen Datenstrom der Sonde zur Erde monatelang zum Schweigen.
