راه حل مهندسان ناسا برای حل مشکل «وویجر ۱»

مهندسانی که روی کاوشگر «وویجر ۱»(Voyager 1) ناسا کار می‌کنند، با موفقیت مشکل رانشگرهای کاوشگر را کاهش داده‌اند تا کاوشگر دوردست به سمت زمین حرکت کند و بتواند فرمان‌ها را بگیرد، داده‌های مهندسی را بفرستد و داده‌های علمی منحصربه‌فرد جمع‌آوری‌شده را ارائه دهد.

به نقل از ناسا، لوله سوخت داخل رانشگرها پس از گذشت ۴۷ سال با دی‌اکسید سیلیکون مسدود شده است. دی‌اکسید سیلیکون یک محصول جانبی است که با گذشت زمان در مخزن سوخت فضاپیما ظاهر می‌شود. گرفتگی لوله سوخت، میزان کارآیی نیروی رانشگرها را کاهش می‌دهد. گروه ماموریت پس از هفته‌ها برنامه‌ریزی دقیق، یک مجموعه‌ متفاوت از رانشگرها را برای کاوشگر تنظیم کردند.

سوخت رانشگرها توسط هیدرازین مایع تامین می‌شود که به گاز تبدیل می‌شود تا با انتشار پالس‌های کوتاه، به آرامی آنتن فضاپیما را به سمت زمین متمایل کند. اگر رانشگر مسدودشده سالم بود، باید حدود ۴۰ مورد از این پالس‌های کوتاه را در طول روز منتشر می‌کرد.

هر دو کاوشگر وویجر دارای سه مجموعه رانشگر هستند؛ دو مجموعه رانشگرهای حرکتی و یک مجموعه رانشگرهای مانور اصلاح مسیر. در طول پروازهای سیاره‌ای این مأموریت، هر دو نوع رانشگر برای اهداف گوناگون مورد استفاده قرار گرفتند اما از آنجا که وویجر ۱ در یک مسیر غیر قابل تغییر به بیرون از منظومه شمسی حرکت می‌کند، نیازهای رانشگر آن ساده‌تر است و می‌توان از هر یک از مجموعه‌های رانشگر برای هدایت فضاپیما به سمت زمین استفاده کرد.

در سال ۲۰۰۲، گروه مهندسی مأموریت در آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا متوجه شدند که برخی از لوله‌های سوخت در مجموعه رانشگر مسدود شده‌اند. بنابراین، مکان آنها را به مجموعه دوم تغییر دادند. هنگامی که آن مجموعه در سال ۲۰۱۸ علائم گرفتگی را نشان داد، گروه از رانشگرهای مانور اصلاح مسیر استفاده کردند و از آن زمان، کاوشگر از این مجموعه استفاده می‌کند.

اکنون لوله‌های رانشگر اصلاح مسیر حتی بیشتر از مجموعه‌های اصلی که گروه ماموریت آنها را در سال ۲۰۱۸ تعویض کردند، مسدود شده‌اند. این لوله‌ها با لوله‌های سوخت که هیدرازین را به رانشگرها می‌فرستند، متفاوت هستند. گرفتگی باعث شده است تا دهانه لوله در جایی که ابتدا فقط ۰.۲۵ میلی‌متر قطر داشت، به ۰.۰۳۵ میلی‌متر یا تقریبا نصف عرض یک تا موی انسان کاهش یابد. در نتیجه، گروه ماموریت باید دوباره به یکی از مجموعه‌های رانشگر بازگردند.

تغییر رانشگرها یک عملیات نسبتا ساده برای مأموریت در سال ۱۹۸۰ یا حتی ۲۰۰۲ بود اما افزایش عمر کاوشگر، چالش‌های جدیدی را به وجود آورده که عمدتا به منبع تغذیه و دما مربوط است. این مأموریت همه سیستم‌های غیر ضروری داخلی مانند برخی از گرم‌کننده‌ها را در هر دو کاوشگر خاموش کرده تا منبع تغذیه الکتریکی آنها که به تدریج در حال کاهش یافتن است، حفظ شود.

اگرچه این مراحل کار می‌کردند اما به سردتر شدن فضاپیما منجر شدند و این اثر با از دست دادن سایر سیستم‌های غیر ضروری که گرما تولید می‌کردند، ترکیب شد. در نتیجه، مجموعه‌های رانشگر سرد شده‌اند و روشن کردن آنها در این حالت می‌تواند به آنها آسیب برساند و رانشگرها را غیرقابل استفاده کند.

گروه ماموریت تشخیص دادند که بهترین گزینه، گرم کردن رانشگرها پیش از روشن کردن گرم‌کننده‌های غیر ضروری است. با وجود این، مانند بسیاری از چالش‌هایی که گروه وویجر با آن روبه‌رو شده است، یک مشکل به وجود آمد. منبع تغذیه فضاپیما به قدری کم است که برای روشن کردن گرم‌کننده‌های غیرضروری باید چیز دیگری را خاموش کرد تا گرم‌کننده‌ها برق کافی و همه چیزهایی را تامین کنند که در حال حاضر به عنوان عامل ضروری در نظر گرفته می‌شوند.

گروه با بررسی این مشکل، خاموش کردن یکی از تجهیزات علمی فعال را برای مدت محدودی رد کردند زیرا این خطر وجود دارد که دوباره روشن نشود. گروه مهندسی پس از بررسی و برنامه‌ریزی بیشتر به این نتیجه رسیدند که می‌توانند با خیال راحت یکی از گرم‌کننده‌های اصلی کاوشگر را تا یک ساعت خاموش کنند و انرژی کافی را برای روشن کردن گرم‌کننده‌های رانشگر به دست بیاورند.

این ایده کار کرد. گروه در روز ۲۷ اوت تأیید کردند که مجموعه رانشگر مورد نیاز دوباره وارد عمل شده است و به وویجر ۱ کمک می‌کند تا به سمت زمین حرکت کند.

«سوزان داد»(Suzanne Dodd) مدیر پروژه وویجر در آزمایشگاه پیش‌رانش جت گفت: همه تصمیم‌هایی که در آینده باید بگیریم به تحلیل و احتیاط بسیار بیشتری نسبت به گذشته نیاز دارند.