Antieke ruimtesonde vindt opnieuw contact met aarde

De 47 jaar oude Voyager 1-sonde heeft na een technische storing opnieuw contact gelegd met NASA, maar verkeert nog steeds in een kwetsbare situatie. Door de storing viel de communicatie met deze historische missie, die zich op miljarden kilometers afstand in de interstellaire ruimte bevindt, enkele dagen geleden uit. Om het contact met de aarde te herstellen, gebruikt Voyager 1 nu een radiosignaal dat al sinds 1981 niet meer werd ingezet. Ondertussen proberen ingenieurs te achterhalen wat de storing heeft veroorzaakt.

Voyager 1 werd in september 1977 gelanceerd en heeft inmiddels een afstand van ongeveer 24 miljard kilometer afgelegd. De sonde is daarmee het verste object dat ooit door de mens is gelanceerd en bevindt zich buiten de heliosfeer, de magnetische invloedssfeer van de zon die tot ver voorbij de baan van Pluto reikt. In dit gebied kan Voyager 1 unieke wetenschappelijke gegevens verzamelen over de interstellaire ruimte. Om de beperkte energievoorraad van de sonde zo efficiënt mogelijk te benutten, schakelt het team stapsgewijs componenten uit. Op deze manier blijft Voyager 1 voorlopig waardevolle gegevens naar de aarde sturen.

De recente technische problemen zijn niet de eerste die de verouderde sonde parten spelen. Toch slaagt het team er steeds in creatieve oplossingen te vinden, zodat Voyager 1 zijn baan door onbekende ruimte kan voortzetten. Soms sturen ingenieurs commando's naar de sonde om bepaalde verwarmingselementen te activeren en onderdelen op te warmen die door de jaren heen schade hebben opgelopen door straling. Deze warmte kan de effecten van stralingsschade gedeeltelijk herstellen, wat de prestaties van de sonde ten goede komt, aldus Bruce Waggoner, verantwoordelijk voor de missiezekerheid van Voyager.

De communicatie met Voyager 1 verloopt via NASA’s Deep Space Network, een netwerk van radioantennes verspreid over de aarde. Deze antennes staan in contact met zowel Voyager 1 als zijn tweelingbroer Voyager 2 en andere ruimtesondes. Het verzenden van een bericht naar Voyager 1 duurt ongeveer 23 uur. Toen het team op 16 oktober een commando stuurde om een verwarmingselement in te schakelen, werd het automatische beveiligingssysteem van de sonde echter geactiveerd. Dit systeem schakelt onderdelen uit die niet essentieel zijn wanneer de energiebehoefte hoger dreigt te worden dan de beschikbare energie.

Het team ontdekte de storing op 18 oktober, toen er geen signaal van de sonde werd ontvangen via het Deep Space Network. Sinds 1981 gebruikt Voyager 1 één van zijn twee radiozenders, de X-band, voor communicatie. De andere zender, de S-band, werd sinds 1981 niet meer ingezet omdat het signaal hiervan aanzienlijk zwakker is. Vermoedelijk zorgde de storing ervoor dat de zendfrequentie werd aangepast, waardoor het signaal anders werd ontvangen op aarde. Na een grondige zoektocht in de ontvangen signalen, kon het team op 18 oktober alsnog de reactie van Voyager 1 terugvinden.

Op 19 oktober leek de communicatie echter volledig te zijn weggevallen. Het team vermoedt dat de automatische beveiliging nog tweemaal werd geactiveerd, waardoor de sonde automatisch overschakelde van de X-band naar de energiezuinigere S-band. Gezien de enorme afstand van Voyager 1 tot de aarde twijfelden ingenieurs of het zwakke S-band-signaal überhaupt waarneembaar zou zijn. Toch slaagde het Deep Space Network erin dit signaal te lokaliseren.

De ingenieurs zullen voorlopig geen commando's sturen om de X-band opnieuw te activeren totdat duidelijk is waardoor de storing werd veroorzaakt, een proces dat weken kan duren. Ze gaan voorzichtig te werk om eventuele risico’s voor het inschakelen van de X-band goed in kaart te brengen. Als het lukt om de X-band weer operationeel te krijgen, kan deze mogelijk data doorsturen die meer inzicht geeft in wat er precies fout ging.

Op 22 oktober stuurde het team een bericht om te controleren of de S-band naar behoren functioneerde, waarop ze op 24 oktober bevestiging ontvingen. Toch is de S-band geen duurzame oplossing. "Het S-band-signaal is te zwak voor langdurig gebruik," zegt Waggoner. "Vooralsnog kunnen we via deze band geen telemetrie ontvangen, laat staan wetenschappelijke gegevens. Maar we kunnen op zijn minst commando’s sturen en controleren of de sonde nog steeds op de aarde gericht is."

Deze overstap naar een andere zender is slechts één van de creatieve oplossingen die NASA dit jaar heeft ingezet om communicatieproblemen met de sonde te verhelpen. Zo werden eerder oude stuurraketten opnieuw geactiveerd om de antenne van Voyager 1 op de aarde gericht te houden en vonden ingenieurs een oplossing voor een computerstoring die maandenlang de stroom wetenschappelijke gegevens had onderbroken.