Nejvzdálenější lidmi vyrobený objekt bude schopen provádět svůj sběr cenných vědeckých dat i v ještě větších vzdálenostech právě díky opatřením pro úsporu energie. Experti z jihokalifornské Jet Propulsion Laboratory, kteří řídí mise sond Voyager, vypnuli 25. února přístroj cosmic ray subsystem na Voyageru 1. Přístroj low-energy charged particle instrument na sesterském Voyageru 2 bude deaktivován 24. března. Na každé sondě pak budou fungovat tři vědecké přístroje. Tyto činnosti jsou součástí dlouhodobých snah zvládat neustále klesající zdroj energie, kterým obě sondy disponují.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Sondy Voyager 1 a 2, které byly vypuštěny v roce 1977, spoléhají na radioizotopový systém, který generuje elektřinu z tepla vytvářeného rozpadajícím se plutoniem. Jenže tento systém přichází každý rok o zhruba 4 wattty. „Voyagery byly od svého startu hvězdami hlubšího vesmíru a chceme to tak udržet co možná nejdéle,“ říká Suzanne Dodd, projektová manažerka mise Voyager z JPL a dodává: „Jenže elektrická energie dochází. Pokud nyní nevypneme jeden přístroj na každé sondě, bude jim pravděpodobně zbývat energie jen na pár měsíců, než bychom museli ohlásit konec jejich mise.“
Obě sondy nesou desítku identických vědeckých přístrojů. Některé z nich, které byly určeny ke sběru dat pří průletech kolem planet, byly vypnuty už poté, co obě sondy dokončily svůj průzkum plynných obrů Sluneční soustavy. Přístroje, které zůstávají v provozu i dlouho po posledním průletu kolem nějaké planety, byly vědeckým týmem vybrány jako důležité pro výzkum heliosféry, ochranné bubliny ze slunečního větru a magnetických polí vytvářených Sluncem, či pro výzkum mezihvězdného prostoru, tedy oblasti mimo heliosféru. Voyager 1 dosáhl okraje heliosféry a počátku mezihvězdného prostředí v roce 2012, zatímco Voyager 2 se k této hranici dostal v roce 2018. Žádný jiný lidský výtvor dříve nedosáhl mezihvězdného prostoru a i dnes jsou oba Voyagery jedinými aktivními průzkumníky tohoto světa.
Vloni v říjnu byl v zájmu úspory energie vypnut přístroj plasma science instrument na Voyageru 2, jehož úkolem bylo měřit množství plazmatu (elektricky nabitých atomů, tedy iontů) a směr, ve kterém proudí. Přístroj v posledních letech sbíral jen omezené množství dat vzhledem ke své orientaci vůči směru, ve kterém mezihvězdným prostorem proudí plazma. Přístroj plasma science instrument na Voyageru 1 byl vypnut už před lety kvůli zhoršujícímu se výkonu.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org
Cosmic ray subsystem (CRS) na Voyageru 1, který byl nedávno vypnut, je souborem tří teleskopů, které jsou navrženy k průzkumu kosmického záření, včetně protonů z galaxie i Slunce. Přístroj měří jejich tok a energii. Data z těchto teleskopů pomohla vědeckému týmu mise Voyager určit, kdy a kde Voyager 1 opustil heliosféru.
Na tento měsíc je naplánovaná deaktivace přístroje low-energy charged particle instrument na Voyageru 2, který měří rozličné ionty, elektrony a kosmické záření pocházející ze Sluneční soustavy i ze samotné galaxie. Tento přístroj tvoří dva subsystémy – nízkoenergetický částicový teleskop pro širší měření energií a nízkoenergetický magnetosférický částicový analyzátor pro více zaměřené magnetosférické studie. Oba systémy využívají otočnou platformu, která jim poskytuje 360° zorné pole. Tato platforma je ovládána krokovým motorkem, který jednou za 192 sekund vydá 15,7 wattový puls. Tento motor byl testován na 500 000 kroků, což bylo dostatečné ke garantování nepřetržitého provozu přístroje až do kontaktu se Saturnem, ke kterému u Voyageru 2 došlo v srpnu 1980. V době, kdy však bude na Voyageru 2 deaktivován, bude mít na svém kontě 8,5 milionu provedených kroků.
„Sondy Voyager dalece překonaly svou původní misi zaměřenou na vnější planety,“ říká Patrick Koehn, vědec zapojený do programu Voyager z centrály NASA ve Washingtonu a dodává: „Každý bit dalších dat, který jsme od té doby nasbírali, je nejen cenným bonusem pro heliofyziku, ale také důkazem příkladného inženýrství, které se na Voyagerech podílelo – od doby před téměř 50 lety až dodnes.“ Inženýři zodpovědní za provoz mise odkládali kroky vedoucí k vypínání vědeckých přístrojů, jak dlouho to jen šlo, protože vědecká data nasbírané těmito dvojčaty, jsou jedinečná. Když se nyní vypnou dva zmíněné přístroje, dá to oběma sondám dostatečnou energetickou rezervu, aby mohly fungovat zhruba další rok, než se bude muset na každé sondě vypnout další přístroj.
Zdroj: https://atmos.nmsu.edu/
Na Voyageru 1 zůstává v provozu magnetometr, a plasma wave subsystem. Palubní přístroj low-energy charged particle instrument bude fungovat po zbytek roku 2025 a k jeho vypnutí dojde v příštím roce. Sesterský Voyager 2 bude i v dohledné budoucnosti používat přístroje pro magnetické pole a plazmatické vlny. Na rok 2026 je naplánováno vypnutí jeho přístroje cosmic ray subsystem.
Díky plánu na úsporu energie inženýři věří, že by obě sondy mohly mít dostatek elektrické energie pro provoz alespoň jednoho vědeckého přístroje až do 30. let. Jsou si ale dobře vědomi toho, že Voyagery jsou drsným podmínkám kosmického prostředí vystaveny již 47 let a jejich životnost mohou zkrátit nečekané výzvy.
Voyagery jsou nejvzdálenějšími lidmi vyrobenými objekty všech dob. Voyager 1 je od Země vzdálen více než 25 miliard kilometrů, Voyager 2 pak více než 21 miliard kilometrů. Vzhledem k této gigantické vzdálenosti trvá cesta rádiového signálu od země k Voyageru 1 více než 23 hodin a k Voyageru 2 skoro 19,5 hodiny.
„Každou minutu každého dne Voyagery prozkoumávají oblasti, kam se zatím žádná sonda nedostala,“ říká Linda Spilker, vědkyně z JPL, zapojená do programu Voyager a dodává: „To také znamená, že každý den může být náš poslední, ale mohl by také přinést další mezihvězdné poznání. Proto se snažíme udělat vše pro to, aby Voyagery 1 a 2 pokračovaly ve své cestě po co nejdelší dobu.“
Přeloženo z:
https://blogs.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
https://d2pn8kiwq2w21t.cloudfront.net/original_images/1-Voyager_2-copy.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/e-voyager-rtg-web.jpg
https://atmos.nmsu.edu/data_and_services/atmospheres_data/Voyager/images/voyager_pic4.png
Chtěl bych na památku tohoto divu lidského umu „namalovat obrázek“ o inženýrské dovednosti a její nezávislosti na tzv. stavu pokroku – podotýkám, že se bavíme o dobách, kdy byly běžné parní vlaky a u nás se upláceli různí komunističtí papaláši, komu v následující pětiletce přivedou vodovod. V rodinných domech na venkově se běžně chodilo do kadibudky. A i v činžáku uprostřed Prahy jsem ještě o 10 let později běhal do sklepa pro uhlí.
A teď Voyager:
Na každé ze sond Voyager jsou přístroje ještě cca o 5 a více let starší než jsou ty sondy (vlastní vývoj V. trval 5 let a znovu se použily některé stroje stejné z předchozích sond Mariner, protože se osvědčily). Např. sondu řídí počítač, o kterém se v originálním dokumentu z té doby hrdě hlásá, že „se výborně hodí do omezených možností typu kosmická sonda, protože na 30 kilobajtů paměti váží pouhých 30 kilogramů na hmotnosti“. Tedy: „kilo za kilo“ 🙂
Pod pojmem paměť si představme tkanou látku z drátků, kde na každém křížení vláken (útek / osnova) je navlečený miniaturní feritový kroužek. Přiznám se, že jsem nezjišťoval, jestli v té době už se uměla tkát strojově nebo to ještě stále dělaly armády žen tkadlen ručně. Je to nějak na pomezí.
Jako vyrovnávací paměť pro dobu od naměření většího množství dat po jejich odvysílání byl použitý kazetový magnetofon s páskou do kruhu, tj. přepisovala se pořád dokola. Její kapacita je 536 Mbit – tj. 2000x větší než paměť toho počítače – pro představu, co to tehdy znamenalo. Pásky byly vypnuté z důvodu úspory elektrické energie, ne nefunkčnosti. Mimochodem, jsou ještě „v záruce“ – pokud se dobře pamatuji na původní dokumentaci, tak výrobce garantoval větší množství přepisů než zatím Voyager využil. Měli jste někdy walkmana a pamatujete zachuchané kazety?
O krokových motorcích je řeč v článku. Ten údaj ocení každý až pokud se ještě dnes pokusí sehnat krokový motorek s takovouto garantovanou výdrží bez servisu, a to i kdyby byl do obyčejných pozemských podmínek. Netroufám si odhadovat ani počet nul jeho ceny…
Na konci roku 2017 byl na sondě proveden úspěšný test trysek pro korekci trajektorie sondy Voyager 1, které byly naposledy použity v roce 1980. Výpočet „2017 – 1980“ nechávám na čtenáři.
A to celou dobu na tom „malovaném obrazu“ nezmiňuji celou obrovskou část věnovanou pozemnímu středisku: technická dokumentace, znalosti předávané druhé a někdy už i třetí generaci techniků. Schopnost těchto lidí přicházet s inovativními řešeními v komunikaci se strojem, který je založený na technologiích z technického muzea.
Zatím končím s „malováním obrázku“, ale doufám, že někdo ho namaluje ještě lépe, podrobněji i živěji a jednou, až už sondám ta energie opravdu dojde, tak takovýto „obraz“ ve skvostném rámu bude zdobit muzeum kosmonautiky. Myslím, že pak kdokoli ho přečte a pochopí, nebude líný alespoň v duchu smeknout. A to to přitom jsou jen dvě nenápadné sondy, stavěné poměrně narychlo, aby stihly to jedinečné postavení planet…
hezky obazek, prijemne poctenicko, dakujem.. pre doplnenie, Deep Space Network a komunikacny ekosystem.. kontinualne vylepsovanie hardware, vykonu a metod ako vydolovat signal zo sumu tiez prispieva, ze vsetko toto je mozne..
Ty paměti se „tkaly“ ručně ještě pro Apollo.
Jde o to, že to nená jen křížení ale další vetkané vodiče.
Pro představu ty feritové kroužky jsou menší než nejmenší představitelné korálky…
Voyagery (stejně jako jejich předchůdci Pioneery) jsou moje srcovky.
Jde mi mráz po zádech z toho, kolik vydržely a jak daleko se dostaly a pořád fungují.
Teď už jsou asi vypnuté-ale každý má taky magnetofon pro záznam měřených dat aby se daly odvysílat později. Zkuste si pohledat obrázky na Netu, stojí to za to.
Já v roce 1972 nastoupil do výpočetního střediska Tosta Aš a v roce 1976 jsme spustili sálový počítač Aritma 1010. A ten měl tuto magnetickou paměť 100 000 znaků (tento počítač jako jeden z mála pracoval v desítkové soustavě a nikoli ve dvojkové). Tato centrální paměť byla zabudována v kostce cca 50x50cm a my se chlubili, že se tam vejdou jména všech obyvatel Aše. A mohu říci, že tato feritová paměť bezchybně fungovala po celou životnost počítače až někdy do roku 1984. Doplňoval ji samozřejmě magnetopáskové jednotky, takž jsme měli takový základ Voyageru a tady u nás doma…:-)
Pro doplnění, nemalá výzva je i provozování pozemního řídicího software, který desítky let nebyl nějak výrazně aktualizován. Neberte to prosím jako 100% informaci, protože to mám pouze z doslechu ve firmě, ale jsou to binárky pro SunOS 4 (vycházel v letech 1988-1994). Díky tomu, že operační systém Solaris poskytuje zpětnou binární kompatibilitu, to může NASA provozovat na hardwaru, který se ještě nerozpadl.
Nezbyva nez pripomenout stejne jako v pripade Apolla, jak je smutne, ze ani po 50 letech nebyla zrealizovana podobna, ale technicky ambicioznejsi mise, t.j. treba cca 10x rychlejsi sonda 200 km/s s vektorem rychlosti vuci Slunci, ale smerem od Slunce ven ze Slunecni soustavy.
Voyagery využily jedinečného postavení planet k několikanásobného gravitačního praku. Tato konstelace se zopakuje až za dlouho. Abychom udělali sondu dle Vašich parametrů bez gravitační asistence, tak bychom potřebovali opravdu hodně paliva a tedy i peněz – a proti tomu není dostatečný přínos. Technicky by asi šlo posadit malou sondu třeba na SLS s nějakým urychlovacím stupněm a udělat sondu i docela hodně rychlou (byť těch 200 km/s je pro chemické motory asi příliš), ale finančně to nedává smysl. Mnohem zajímavější jsou mise, které podrobně studují cílový objekt – orbitery, landery, než jen průletové mise. Tj. kde to jde, tam se jako lidstvo snažíme na objektu přistát, nebo kolem něj alespoň obíhat. Když to nejde nebo je to z nějakého důvodu mimo naše aktuální technické možnosti, tak alespoň o vícenásobné průlety (to platí např. pro průzkum měsíců Jupitera, kdy jeho obří gravitace limituje stabilní oběžné dráhy kolem planet, o radiaci nemluvě). Klasická průletová mise, kdy sonda jen proletí kolem planety či planetky má malý vědecký přínos, pokud není cílové těleso něčím absolutně unikátní (např. u komet to dává ještě smysl).
Ano, v kosmonautice dost často pracujeme pro naše potomky, že. Já v roce vypuštění Voyagerů v jarém věku 28 let trávil svůj rok na vojně. No, kdybych neměl zrovna doma rodinu, bylo to pro mou psychiku kupodivu velmi povznášející. Ač bez peněz, vždy mi zbylo 4 Kčs na Letectví a kosmonautiku, kde byly velmi podrobné popisy konstrukcí a jejich činnosti.
Kdo z konstruktérů Voyageru je ještě na živu?
Je škoda, že NASA neměla peníze a plutonium na misi New Horizons 2 – průlet kolem Jupitera pro nabrání rychlosti a průzkum dalšího tělesa – třeba Uranu nebo Neptunu a následně průzkum KBO. Jupiter je v dobré poloze každé 4 roky. Navedení na orbitu je náročné, u malých sond jako New Horizons ale snáz realizovatelné (pomoc můžou velké měsíce jako Triton nebo Titan). Evropa nic? Mohla by konečně udělat ten RTG z americia.
Není palivo ?
Máme (v porovnání s potřebným množstvím pro sondu) mraky jaderného paliva v reaktorech JE, v podobě Uranu, další mraky vyhořelého paliva kde zbývá 98% nevyužité energie.
Proč se toto nepřepracuje na těch pár kilo pro sondu, zvlášť když se používalo Plutonium což je právě produkt štěpné reakce
Problém je v tom, že pro RTG zdroje potřebujete specifický izotop – plutonium 238. Ve vyhořelém palivu je celá řada prvků, včetně různých izotopů plutonia. 238 tvoří jen asi 1 – 2 % z nich.
1% Plutonia 238, to je docela dost když uvážíme kolik tun vyhořelého paliva se po světě povaluje. A na tu sondu potřebujeme jen pár deka/Kilo paliva.
Tím spíše v tom nevidím problém, proč by se nemohlo palivo laboratorně vyčistit a extrahovat potřebný prvek v konkrétním izotopu,
Jistě to nebude levné, ale stavba planetární či snad dokonce mezihvězdné sondy vyjde na miliardy Kč. Takže těch pár desítek milionů na extrakci paliva pro sondu z odpadu jaderné elektrárny by neměl být zase tak velký problém 🤷🏻♂️
a dodatek, s tím čištěním a přepracováním paliva se počítá ve více zemích světa a někde tuším že v Kanadě už dokonce funguje reaktor na přepracované palivo, argument že by se nevyplatilo extrahovat Plutonium z vyhořelého paliva asi tedy nebude na místě.
Proto mi to nejde do hlavy, že se tak moc s palivem šetří a dlouze se vybírá sonda která bude mít doslova tu čest a bude vybrána ke stavbě a obdrží tento „VZÁCNÝ“ kus technologie, na úkor ostatních které zůstanou na papíře protože pro ně nebude palivo.
Asi jsem se špatně vyjádřil. Není to tak, že by plutonium 238 tvořilo 1 – 2 procenta vyhořelého paliva. Ve vyhořelém palivu jsou různé prvky včetně plutonia. Kdybychom tedy vzali POUZE plutonium, tak Z NĚJ připadají na izotop 238 jen zmíněné 1 – 2 %.
Bohužel jsi se vyjádřil VELMI ŠPATNĚ. Neutronové číslo izotopu Plutonia , které tvoří radioizotopové baterie pro RTG je 237 – Mluvíme o Pu 237 – které se tvoří z Plutonia 238 ještě další reakcí.
Doporučuji články a přednášky p. Wagnera :: RNDr. Vladimír Wagner CSc. Jsou velmi zajímavé jeho přednášky pro Pátečníky, Fyzikální čtvrtky i Mars Society. Tento přednášející se velmi rozsáhle zajímá i o jaderné aplikace ve Vesmíru a to i do budocnosti. Jeho přednášky mohu pro čtenáře Kosmonautixu jen doporučit.
To se přiznám, že se mi nějak nezdá. Celé roky se mluví o plutoniu 238, o použití plutonia 237 v radioizotopových zdrojích jsem nebyl schopen dohledat ani jeden odkaz.
P.S. Vladimír Wagner publikuje své články i na našem webu – https://kosmonautix.cz/author/vladimir_wagner/
Podle tohoto clanku jde o Pu-238, takze myslim, ze se pan Majer preci jenom zase tak moc spatne nevyjadril…
https://science.nasa.gov/planetary-science/programs/radioisotope-power-systems/power-radioisotope-thermoelectric-generators/
Jsou nějaké informace o rychlosti sond? Dohledal jsem něco z Wikipedie, nebo ze stránek NASA a dalších, ale každá zmiňuje něco jiného, například rychlost od Země a od Slunce jsou nesrovnatelně údaje. Ještě horší je když se liší stejný údaj rychlosti, třeba od Slunce kdy každý zdroj uvádí něco jiného.
Chtěl bych to srovnat třeba s New Horizon, nepředstihne je tato sonda za pár let??
New Horizons je nikdy nepředhoní. Doporučuju tuhle tabulku.
Voyagery získaly spoustu rychlosti gravitačními manévry u velkých planet. New Horizon se „odpíchl“ pouze od Jupiteru, proto je nikdy nedožene. Ale nemusí to být nutně nevýhoda. NH měl jako primární úkol prozkoumat Pluto a jeho měsíce a nižší průletová rychlost mu k tomu dala o trochu víc času.
Jetě bych dodal, že jsem někde už dávno četl, že problém není chladnutí těch kusů plutonia v RTG – ty ztrácejí energii velmi pomalu a stačily by na další nejen desítky let…
Problémem jsou termočlánky, které prostě „vyšeptají“, unaví se stejně jako staré solární panely. Je to daní za to, že takový zdroj nemá NIC pohyblivého.
ako to bude v momente shutdownu s voyagermi? skratka ked dojde energia, tak sa vypne a koniec, alebo budu vediet preventivne vsetky pristroje vypnut, nech sa nastrada energia a potom napr za par rokov sa to pokusit spustit? nech sa poslu nazbierane udaje. alebo naberu nove. ci to je az prilis velky optimizmus 🙂
Já jsem přesvědčen, že prostě pojedou tak dlouho, jak pojedou až nakonec umřou…. S tím nastřádáním energie je problém v tom, že jaksi není v čem ji střádat………
diki, tym padom je to jasne, akonahle sa to raz vypne, uz to nepojde zapnut. brr.
Nemají baterie (už by dávno nefungovali), elektřina jde z RTG přímo do sondy. Až vypnou poslední přístroj, nebude mít smysl sondu provozovat a blokovat spojení – udělají pár testů, vyzkouší třeba motorky nebo vysílače a pak sondu vypnou. Ale je dost velká šance, že porucha počítače, paměti nebo vysílače sondu vyřadí dřív, než dojde šťáva (viz loňské problémy). New Horizons je pomalejší než Voyagery, ale rychlejší než Pioneery, takže jednou je předežene a stane se 3. nejvzdálenějším tělesem. Bude to ale v době, kdy už bude mrtvý, protože Pioneery mají obrovský náskok. Pioneer 11 by měl předehnat za 104 roky ve vzdálenosti 360 AU. V1 bude v té době 537 AU daleko. Čína nebo ESA by ale mohli postavit sondu pro dosažení nejvyšší rychlosti. Po průletu kolem Jupitera a pak třeba Neptunu by dosáhla ještě větší rychlost. Menší sonda než NH, s iontovým motorkem pro zrychlování v přeletové době, kdy přístroje spí a RTG vyrábí elektřinu zbytečně. Mohly by se dostat na 20 km/s vůči Slunci.