Gli ingegneri della NASA hanno attivato con successo una serie di propulsori che la Voyager 1 non utilizzava da decenni per risolvere un problema che potrebbe impedire alla sonda spaziale, vecchia di 47 anni, di comunicare con la Terra, posta a miliardi di chilometri di distanza.
Voyager 1: gli ingegneri della NASA attivano i propulsori
Quando la sonda Voyager 1 è decollata nello Spazio il 5 settembre 1977, nessuno si aspettava che fosse ancora in funzione oggi.
Come risultato della sua missione eccezionalmente longeva, Voyager 1 ha avuto problemi con l’invecchiamento delle sue parti nelle gelide zone esterne oltre il nostro sistema solare. Quando si verifica un problema, gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, devono essere creativi, ma devono anche stare attenti a come la navicella spaziale reagirà a eventuali cambiamenti.
Attualmente la sonda più lontana dalla Terra, Voyager 1, è a circa 24 miliardi di chilometri di distanza. La sonda opera oltre l’eliosfera, la bolla di campi magnetici e particelle del Sole che si estende ben oltre l’orbita di Plutone, dove i suoi strumenti campionano direttamente lo Spazio interstellare.
I propulsori intasati
All’inizio del 2023, gli ingegneri hanno individuato un problema quando il tubo del carburante all’interno di uno dei propulsori si è intasato. Se i propulsori sono intasati, non possono generare la forza necessaria a mantenere stabile la navicella. I propulsori della Voyager mantengono la navicella orientata in modo da poter comunicare con la Terra.
Secondo Calla Cofield, specialista delle relazioni con i media presso il JPL, se la sonda non viene posizionata in modo tale che la sua antenna sia puntata verso la Terra, non può “sentire” i comandi dal controllo missione né inviare dati.
“Se i propulsori che mantengono l’antenna puntata verso la Terra si intasano, la missione finirebbe“, ha detto. Il team si è reso conto che avrebbe dovuto inviare comandi alla navicella spaziale per passare a un altro set di propulsori, ma la soluzione non sarebbe stata semplice.
Non è la prima volta che la Voyager 1 ha dovuto passare a un altro set di propulsori negli ultimi decenni. Fortunatamente, la navicella spaziale ha tre set di propulsori: due set di propulsori di propulsione di assetto e un set dedicato alle manovre di correzione della traiettoria.
La Voyager 1 ha utilizzato i propulsori per vari scopi, sorvolando pianeti come Giove e Saturno, rispettivamente nel 1979 e nel 1980. La navicella spaziale sta viaggiando su un percorso invariato lontano dal nostro sistema solare, quindi ha bisogno solo di un set di propulsori per aiutare a mantenere la sua antenna puntata verso la Terra. Per alimentare i propulsori, l’idrazina liquida viene convertita in gas e rilasciata in circa 40 brevi sbuffi al giorno per mantenere la Voyager 1 orientata correttamente.
Nel tempo, gli ingegneri hanno scoperto che un tubo del carburante all’interno dei propulsori può ostruirsi con biossido di silicio, un sottoprodotto dell’invecchiamento del diaframma di gomma del serbatoio del carburante. Quando i propulsori si ostruiscono, generano meno forza.
Nel 2002, il team ha ordinato alla sonda di passare al suo secondo set di propulsori di propulsione di assetto quando il primo set mostrò segni di intasamento. Gli ingegneri sono passati di nuovo al set di propulsori di correzione della traiettoria nel 2018, quando anche il secondo set è sembrato intasato.
Quando il team ha verificato di recente lo stato dei propulsori di correzione della traiettoria della Voyager, questi erano ancora più intasati rispetto ai due gruppi di propulsori precedenti.
Il team ha inizialmente convertito Voyager ai propulsori di correzione della traiettoria sei anni fa, l’apertura del tubo era di 0,25 millimetri di diametro. Ma ora, l’intasamento l’ha ridotta a 0,035 millimetri, metà della larghezza di un capello umano.
Era giunto il momento di passare a un altro set di propulsori di propulsione d’assetto. Con l’invecchiamento di Voyager 1 e della sua sonda gemella, Voyager 2, il team della missione ha lentamente spento i sistemi non essenziali su entrambe le navicelle per risparmiare energia, compresi i riscaldatori. Di conseguenza, i componenti di Voyager 1 ora sono più freddi e il team sapeva che non poteva semplicemente inviare un comando a Voyager 1 per passare immediatamente a uno dei propulsori di propulsione di assetto senza fare qualcosa per riscaldarli.
La sonda però non ha abbastanza energia per riaccendere i riscaldatori senza spegnere qualcos’altro, e i suoi strumenti scientifici sono troppo preziosi per essere spenti nel caso in cui non si riaccendano, ha affermato il team.
Dopo essere tornato al tavolo da disegno, il team si è reso conto che era possibile spegnere uno dei riscaldatori principali del veicolo spaziale per circa un’ora, il che avrebbe consentito agli ingegneri di accendere i riscaldatori dei propulsori ed effettuare la commutazione in sicurezza.
Il piano ha funzionato e il 27 agosto 2024 la Voyager 1 è tornata a fare affidamento su uno dei suoi propulsori originali per restare in contatto con la Terra. Il team ha adottato misure per utilizzare meno i propulsori e si aspetta di ottenere altri due o tre anni di autonomia dal set originale, ha affermato Todd Barber, ingegnere della propulsione della Voyager.
Una volta esaurito questo set di propulsori, l’unica opzione rimasta alla Voyager è l’altro set di propulsori di propulsione d’assetto, già intasato.
Conclusioni
“Tutte le decisioni che dovremo prendere in futuro richiederanno molta più analisi e cautela di prima“, ha affermato in una nota Suzanne Dodd, project manager della Voyager.
Anche Voyager 2 ha subito dei cambi di propulsore nel 1999 e nel 2019, e “la situazione lì è meno disperata”, ha detto Barber. Voyager 2 ha percorso più di 12 miliardi di miglia (20 miliardi di chilometri) dalla Terra.
Le informazioni raccolte da queste sonde di lunga durata stanno aiutando gli scienziati a scoprire di più sulla forma cometiforme dell’eliosfera e sul modo in cui questa protegge la Terra dalle particelle cariche di energia e dalle radiazioni presenti nello spazio interstellare.
