Il team che gestisce le missioni Voyager della NASA, operative ormai da ben 46 anni, spera di riuscire a portare i due veicoli spaziali alla distanza di 19 miliardi di miglia dal Sole (circa 208 UA, o 208 volte la distanza tra il Sole e l’orbita terrestre) con almeno uno strumento su ogni veicolo spaziale ancora in grado di inviare sulla Terra informazioni sullo spazio interstellare.
Per farcela, stanno da tempo gareggiando contro la fisica nucleare, costantemente alla ricerca di modi per mantenere in funzione gli strumenti e i trasmettitori radio delle Voyager mentre il materiale radioattivo che li alimenta continua a decadere. Ora, però, la NASA sta prendendo in considerazione un nuovo piano che potrebbe far guadagnare alle Voyager un po’ più di tempo.
Cosa c’è di nuovo
Poiché gli ingegneri che hanno costruito Voyager 1 e 2 sapevano che le due sonde si sarebbero avventurate troppo lontano dal Sole per utilizzare l’energia solare, hanno optato per quello che viene chiamato un generatore termoelettrico a radioisotopi. Si tratta di una scorta di materiale radioattivo che produce calore mentre decade, calore che poi un generatore converte in elettricità. Ma man mano che il materiale radioattivo decade, anche la sua potenza diminuisce, quindi ogni anno le Voyager perdono quattro watt di potenza.
Al momento, Voyager 1 sta alimentando i suoi quattro strumenti rimanenti (uno si è guastato alcuni anni fa) con circa 8,3 watt di riserva; Voyager 2, con cinque strumenti ancora in funzione, ha circa 3,6 watt di riserva. A meno che il team di ingegneri non escogiti un piano, sarà necessario spegnere uno degli strumenti di Voyager 2 entro un anno per avere energia sufficiente per mantenere in funzione gli altri quattro e le comunicazioni con la Terra.
Un’idea sul tavolo, chiamata gestione della tensione, potrebbe far guadagnare a Voyager 2 un altro anno e mezzo prima che sia necessario spegnere uno strumento.
I watt misurano la quantità di energia elettrica che scorre attraverso un circuito; la tensione, d’altra parte, è la differenza di carica elettrica tra due punti in un circuito. Regolando questa differenza di potenziale elettrico, gli ingegneri possono fare in modo che uno strumento utilizzi meno energia nel tempo. È un trucco per risparmiare energia abbastanza comune qui sulla Terra, e Suzanne Dodd, project manager di Voyager, afferma che anche i rover su Marte della NASA usano la gestione della tensione.
“Non l’abbiamo ancora implementato; non abbiamo ancora bisogno di implementarlo. Stavamo cercando di capire se fosse possibile farlo sulla navicella spaziale, e sembra che si possa fare“, Ha detto Dodd in un’intervista rilasciata ad Inverse. “Pensiamo che funzionerà e dovrebbe darci un altro anno in più, forse due anni prima di dover spegnere uno strumento“.
Mantenere le due Voyager in funzione così a lungo ha richiesto un lavoro costante e molta creatività. Al momento del lancio, nessuno si aspettava che questi veicoli spaziali sarebbero stati ancora in funzione dopo 45 anni, dopo che la maggior parte dei loro progettisti originali era morta.
“[Volare] oltre Nettuno, e certamente gli oltre 30 anni che abbiamo trascorso per uscire nello spazio interstellare, non erano opzioni considerate al momento del lancio“, afferma Dodd.
Le sonde Voyager sono state progettate per sorvolare i pianeti del Sistema Solare esterno, dando all’umanità uno sguardo ravvicinato agli strani mondi giganti oltre la fascia degli asteroidi, dopo le precedenti missioni Pioneer 10 e 11.
Entrambe le navicelle Voyager hanno inviato a casa straordinarie immagini di Giove e Saturno, e la Voyager 2 è diventata la prima, e finora unica, navicella spaziale ad avvicinarsi a Urano e Nettuno. Ma con quella missione completata, le Voyager sono andate oltre, inviando a casa preziose informazioni su come il vento solare e i campi magnetici cambiano nelle zone più esterne del Sistema Solare e alla fine dandoci il nostro primo vero assaggio dello spazio interstellare.
Mantenere le due sonde in movimento ha tenuto gli ingegneri sulle spine.
“Direi che abbiamo inventato tutto lungo la strada“, afferma Dodd. “Non si sapeva assolutamente nulla di volare per 45 anni a 175 UA da noi qui sulla Terra, e ora siamo nel nostro 46° anno“.
In un certo senso, Dodd e i suoi colleghi hanno trovato più facile improvvisare con i Voyager vecchi di decenni – e le loro parti e sistemi relativamente semplici – di quanto avrebbero potuto fare con veicoli spaziali più recenti.
“La semplicità di Voyager aiuta se vuoi cambiare le cose nel tempo man mano che il veicolo spaziale invecchia e la missione dura più a lungo“, afferma Dodd. “È un po’ come avere una vecchia macchina, e puoi guardare sotto il cofano e sapere quali sono i pezzi chiave. Quando hai un’auto nuova, è tutto guidato dal software ed è davvero difficile andare lì e modificare il carburatore e farlo funzionare ancora”.
Ma anche come una vecchia macchina, i venerabili Voyager hanno sviluppato le proprie stranezze nel tempo. Lo strumento scientifico al plasma di Voyager 1 si è rotto durante gli anni 2000 e il ricevitore radio di Voyager 2 ha problemi a rilevare determinate frequenze.
A questo punto, già la durata delle missioni Voyager è di per sé scientificamente utile, specialmente per i fisici che studiano il Sole, il suo campo magnetico e il vento di particelle cariche che emette nello spazio. “Abbiamo questo registrazione di 46 anni di come gli effetti del Sole cambiano man mano che ti allontani da esso“, afferma Dodd.
Le Voyager sono i primi veicoli spaziali funzionanti a viaggiare nello spazio interstellare, una vastità in cui abbiamo guardato con i telescopi ma mai prima d’ora abbiamo effettivamente inviato una sonda.
Lungo la strada, stanno inviando a casa i primi dati reali su come il campo magnetico del Sole e i bordi del suo vento solare interagiscono con i campi magnetici e le particelle cariche dello spazio interstellare. Questi dati aiutano i fisici a costruire modelli migliori per esplorare come funziona il nostro Sole e com’è lo spazio interstellare. E ci vorranno decenni prima di avere un’altra possibilità di farlo.
Anche con la gestione della tensione – e ogni altro trucco che gli ingegneri della NASA possono tirar fuori dai loro cappelli – il team di Voyagers alla fine dovrà iniziare a spegnere gli strumenti, uno per uno.
Quando sarà il momento, sceglieranno quali strumenti spegnere basandosi in parte sul consumo energetico e in parte sull’utilità scientifica. Dodd dice che il team cercherà di evitare di spegnere lo stesso strumento su entrambi i veicoli spaziali, almeno fino a quando questa sarà un’opzione. Gli ultimi strumenti che resteranno attivi saranno probabilmente il magnetometro e uno strumento per misurare le particelle cariche chiamato Plasma Wave Subsystem – due degli strumenti meno assetati di energia delle Voyager e anche due che possono rivelare di più su com’è lo spazio interstellare.
“Direi che il nostro obiettivo è arrivare a 208 UA, il che ci porterebbe circa al 2035, quindi altri 10-12 anni“, afferma Dodd. “L’obiettivo sarebbe quello di arrivarci con almeno uno strumento ancora in funzione“.
A quel punto, gli ultimi strumenti funzionanti saranno i trasmettitori radio. Quando la navicella spaziale si esaurirà per farli funzionare, la missione qui sulla Terra sarà finita e le Voyager continueranno a volare in silenzio.
