3 designstrategier, der lader Voyager 1 overleve det interstellare rum

Sådan designes teknologi, der går distancen: 18,7 milliarder kilometer og tæller, for at være præcis.

3 designstrategier, der lader Voyager 1 overleve det interstellare rum

Det Voyager 1 rumfartøj er det fjerneste menneskeskabte objekt fra Jorden-nogensinde. NASA bekræftede for nylig, at den 36-årige rumsonde, der i øjeblikket ødelægger 18.7 milliard kilometer væk fra os, har officielt forladt solsystemet og kom ind i det interstellare rum . Hvordan designede NASA et stykke teknologi, der kunne overleve en så bugtende lang rejse? Suzanne Dodd, projektleder for Voyager -missionen, forklarede tre strategier, der giver Voyager -sonderne (ja, der er to ) deres udholdenhed.



1. Iterere.

Jeg spurgte Dodd point blank: Er Voyager speciel, eller bare først? Kunne nogen NASA sonde har krydsede heliopausen ind i interstellært rum, blot ved at rette det i den rigtige retning og vente længe nok? Kort sagt, nej. Voyager -projektet lærte meget af Pioner -missioner der gik foran rejsen for at studere Jupiter, siger Dodd. De fandt dette meget stærke strålingsmiljø ved Jupiter, der påvirkede sondens elektronik negativt. På grund af det tilføjede NASA mere afskærmning og redesignede nogle af Voyager -sondernes komponenter, så de kunne overleve Jupiters stråling.




Voyager 1 pakker også de nødvendige instrumenter til at mærke, om og hvornår det gjorde krydse ind i interstellært rum, hvilket ikke er en oplagt ting at bestemme. (Derfor gik der mere end et år mellem det tidspunkt, hvor Voyager 1 faktisk forlod solsystemet - den 25. august 2012 - og NASAs bekræftelse af dette faktum.)



2. Forenkle.

Det er klart, at NASA ikke er i gang med at sende overflødigt udstyr ud i rummet. Hvert håndværk er designet til at udføre sin primære mission så effektivt som muligt. Alligevel erkender Dodd: På nogle vigtige måder er det ældre rumfartøj lettere. For det første har Voyager 1's indbyggede computer kun 68 kilobyte hukommelse: 1/240.000th af computerkraften i din smartphone, ifølge Dodd. Det virkede ikke så besværligt tilbage i 1976, da Voyager blev lanceret, men 36 år senere er der en enkelhed i det, der lader dig ikke komme i problemer, især når det kommer til kommando og betjening, siger hun. Du kan lave en analogi til en bil. I dag er motorerne alle edb -computere og mere tilbøjelige til at gå i stykker end en gammel bil, som du bare kunne smutte motorhjelmen og forstå hvert stykke af. Det er vigtigt, da vi selvfølgelig ikke kan tage Voyager med i butikken, når noget går galt.


Og selvom Voyagers hjerne måske er lille, har meget ændret sig på jorden, siger Dodd. Voyager missionsteams fortsætter med at bruge moderne, opdaterede computerressourcer til kreativt at maksimere Voyagers begrænsede ressourcer år efter år. Der går ikke en dag, hvor vi ikke lærer noget nyt af det, siger hun.



3. Sikkerhedskopier.

Redundans og automatisering er givet i rumfartøjsdesign, især når man opretter objekter for at udforske miljøer, der bogstaveligt talt er fremmede. Voyager var det første rumfartøj, der brugte fejlbeskyttelse ombord, siger Dodd. Uden en kommando fra jorden kunne den fornemme staten, at den var i, og slukke for noget, hvis der var et problem. Vi er så langt væk: Rundtidslysetiden [til udveksling af elektroniske signaler] er over 34 timer, så du kan ikke gøre noget i realtid. Voyager har også en backup -mission installeret, som sikrer, at fartøjet fortsat vil udføre og transmittere videnskabelige målinger, hvis det ikke modtager kommandosignaler fra Jorden. Voyager var en af ​​de første sonder, der havde dette, siger Dodd. De er meget mere sofistikerede nu, men det var en stor ting i 1970'erne.


Voyager har også to-strengs redundans for sine kritiske systemer, hvilket ganske enkelt betyder, at alt er fordoblet: Hvis thrusterne på A-siden fejler, har vi B-siden, forklarer Dodd. NASA har udnyttet denne redundans sammen med Voyagers fejlbeskyttelse til at forlænge fartøjets levetid årtier ud over den oprindelige femårige mission at flyve med Jupiter og Saturn. Der var altid et håb om, at vi kunne fortsætte missionen til det interstellare rum, men ingen vidste, hvor langt 'interstellært rum' egentlig var, siger Dodd. Vi har slukket to strenge for at spare strøm gennem årtierne. Vi er nede i en enkelt streng om alt. Alligevel har Voyager 1 saft nok til at betjene alle sine instrumenter gennem 2020. Herefter begynder vi at slukke instrumenter, tilføjer Dodd, og i 2025 vil de alle være slukkede, så vi ikke får flere videnskabelige data. Men selv da vil Voyager 1 fortsætte med at sende grundlæggende sporingssignaler i yderligere 10 år.



I 2036, når Dodd forventer endelig at miste kontakten med Voyager 1, vil sonden have logget næsten 60 år af kontinuerlig rumfart. Selvfølgelig vil det blive ved med at foregå alene i en 35-graders bane over solsystemets ekliptisk plan –Til nogen eller noget opdager det, og dets andet omhyggeligt designet stykke gods .

[Læs mere om Voyager 1's krydsning til det interstellare rum]

[Billeder: Rejse via NASA]