Een voorstelling van de Voyager-sonde in de ruimte (Illustratie: NASA).

NASA test stuwraketten Voyager 1 voor het eerst sinds 37 jaar, en ze werken perfect

De NASA heeft vier stuwraketten op de Voyager 1-sonde voor het eerst in 37 jaar opnieuw in werking gesteld. De NASA heeft de raketten getest om te zien of ze de stuwraketten die tot nu toe gebruikt werden om de sonde te oriënteren, zouden kunnen vervangen. De test verliep perfect, en waarschijnlijk houdt dat in dat de missie van de Voyager 1 met enkele jaren verlengd zal kunnen worden. 

Wie een auto die een aantal jaar ongebruikt in een garage heeft gestaan, voor het eerst opnieuw wil starten, verwacht waarschijnlijk niet dat de motor probleemloos meteen zal aanslaan. De zenuwen zullen bij de NASA dan ook wel gespannen geweest zijn, toen men een stel stuwraketten op de Voyager 1-sonde voor het eerst in 37 jaar opnieuw ging testen. Maar ze bleken meteen en perfect te werken. 

De Voyager 1, het snelste en verst van ons verwijderde ruimtetuig, is het enige door mensen gemaakte object in de interstellaire ruimte, de "leegte" tussen de sterren. De sonde is nu al 40 jaar onderweg, en ze gebruikt kleine toestelletjes die in het Engels thrusters genoemd worden - stuwraketten -, om zich zo te oriënteren dat ze kan communiceren met de aarde. De stuwraketten vuren zeer korte stoten af, "puffs", die slechts enkele milliseconden duren, om het ruimtetuig een beetje te roteren zodat zijn antennes naar de aarde wijzen. En nu is het Voyager-team in staat om een set van vier backup stuwraketten te gebruiken, die sinds 1980 inactief zijn geweest. 

"Met deze stuwraketten die nog functioneren na 37 jaar niet gebruikt te zijn, zullen we in staat zijn om het leven van het Voyager 1-ruimtetuig met twee of drie jaar te verlengen", zei Suzanne Dodd op de website van de NASA. Dodd is de projectmanager voor Voyager aan het Jet Propulsion Laboratory (JPL) van de NASA in Pasadena, Californië. De Voyagers zijn gebouwd door het JPL, en dat leidt ook de missie van de twee ruimtetuigen. 

De instrumenten op de Voyager (Illustratie: NASA).

Slijtage

Sinds 2014 hebben de ingenieurs van de NASA gemerkt dat de stuwraketten die Voyager 1 gebruikt heeft om zich naar de aarde te oriënteren, de zogenoemde "attitude control thrusters", slijtage begonnen te vertonen. De stuwraketten hebben nu meer "puffs" nodig dan vroeger om dezelfde hoeveelheid energie te leveren. En op een afstand van bijna 21 miljard kilometer van de aarde, is er niet zo dadelijk een werkplaats in de buurt voor een onderhoudsbeurt. 

Het Voyager-team stelde daarom een groep van voorstuwingsexperten samen bij het JPL om het probleem te bestuderen. Het team analyseerde de verschillende opties en probeerde te voorspellen hoe het ruimtetuig zou reageren in verschillende scenario's. En het kwam uit bij een ongewone oplossing: proberen de taak om het tuig te oriënteren, toe te vertrouwen aan een stel stuwraketten die al 37 jaar in slapende toestand verkeerden. 

"Het Voyager-vluchtteam haalde tientallen jaren oude gegevens op, en onderzocht de software die gecodeerd was in een verouderde assembleertaal, om er zeker van te zijn dat we de stuwraketten op een veilige manier konden testen", zei team-lid Chris Jones, de hoofdingenieur bij JPL. 

Een voorstelling van een  Voyager met de zon in de verte (Illustratie: NASA/JPL-Caltech).

Voor het eerst sinds Saturnus

In het begin van zijn missie vloog de Voyager 1 voorbij Jupiter, Saturnus en een aantal belangrijke manen van beide planeten. Om een accurate baan te bereiken en de wetenschappelijke instrumenten gericht te houden op een groot aantal objecten die men wilde onderzoeken, gebruikten de ingenieurs "trajectory correction maneuver" of TCM-stuwraketten. Die hebben dezelfde grootte en functionaliteit als de attitude control stuwraketten, en ze bevinden zich aan de achterkant van het ruimtetuig. 

Maar omdat de laatste ontmoeting met een planeet van Voyager 1 die met Saturnus was, had het Voyager-team de TCM-stuwraketten niet meer moeten gebruiken sinds 8 november 1980. Daarvoor werden de TCM-raketten gebruikt om gedurende langere tijd te vuren, ze waren nog nooit gebruikt voor de korte stoten die nodig zijn om het ruimtetuig te oriënteren. 

Op 28 november lieten de ingenieurs de vier TCM-raketten voor het eerst in 37 jaar ontbranden, en testten ze of ze in staat waren het ruimtetuig te oriënteren door stoten van 10 milliseconden te gebruiken. Het team wachtte ongeduldig terwijl de resultaten van de test door de ruimte reisden, aangezien het 19 uur en 35 minuten duurde voor ze een antenne in Goldstone, Californië bereikten, die deel uitmaakt van het Deep Space Network waarmee de NASA communiceert met de ruimtesonde. 

En tot hun grote opluchting ontdekten ze op woensdag 29 november dat de TCM stuwraketten perfect gewerkt haden, en net zo goed als de attitude controle raketten. "Het Voyager-team raakte meer opgewonden met elke mijlpaal in de test die bereikt werd", zei JPL-ingenieur Barber. "De stemming was er een van opluchting, vreugde en ongeloof, na er getuige van te zijn geweest hoe deze stuwraketten, die lang hadden kunnen uitrusten, in actie schoten alsof er absoluut geen tijd verstreken was."

Het plan is nu om over te schakelen op de TCM raketten in januari. Om die verandering door te voeren, moet de Voyager per stuwraket een verwarmer aanzetten, wat stroom vraagt, en daar heeft de ouder wordende missie maar een beperkte voorraad meer van. Als er geen stroom genoeg meer is om de verwarmers te laten draaien, zal het team opnieuw overschakelen op de attitude control raketten. 

De test van de stuwraketten is zo goed verlopen, dat het team waarschijnlijk een soortgelijke test zal uitvoeren op de Voyager 2, het tweelingbroertje van Voyager 1. De attitude control stuwraketten die de Voyager 2 momenteel gebruikt, vertonen evenwel nog niet even veel slijtage als die van Voyager 1. Voyager 2, die voor Voyager 1 gelanceerd is maar een andere baan volgt, is eveneens op weg naar de instellaire ruimte, en zal die waarschijnlijk binnen enkele jaren bereiken.  

Een van de antennes die deel uitmaakt van het Deep Space Network, dat gebruikt worden om te communiceren met de Voyagers, het Deep Space Station 43 in Canberra, Australië. Met een diameter van 70 meter is het de grootste stuurbare antenne in het zuidelijk halfrond. (Foto: Deep Space Network)