ماجراجویی فضاپیمای کهن سال وویجر ۱، خارج از منظومه شمسی

در فضای سرد و تاریک بین ستاره‌ای و در مسیری فراتر از کمربند کوئیپر (Kuiper Belt)، فضاپیمای کهن ساز بشر به ماجراجویی خود ادامه می‌دهد. این کاوشگر لحظه لحظه از زمین فاصله بیشتری می‌گیرد و اکنون که شما در حال خواندن این مطلب هستید، وویجر ۱ حدودا ۲۰ میلیارد کیلومتر از زمین فاصله دارد؛ برای درک صحیح‌تر این مسافت، کافی‌ست که فاصله زمین تا خورشید را ۱۴۰ برابر کنید!

خبر خوب درباره وویجر ۱ این است که ما همچنان می‌توانیم با آن ارتباط برقرار کنیم. هفته گذشته، تیم کنترل این ماموریت در آژانس فضایی ناسا (NASA) بعد از یک وقفه ۳۷ ساله، فرمان تازه‌ای را برای فعال‌سازی موتورهای پشتیبان ارسال کرده و شروعی دوباره برای وویجر ۱ رقم زدند! نتیجه موفقیت‌آمیز این فرمان، با ۱۹ ساعت و ۳۵ دقیقه تاخیر به اطلاع دانشمندان رسید. تاد باربر (Todd Barber) به عنوان یکی از مهندسین بخش پیش‌رانش جت (JPL) در ناسا گفت:

هربار که وویجر موفقیت تازه‌ای را پشت سر می‌گذارد، اعضای این تیم بسیار هیجان‌زده می‌شوند. آزمون اخیر، یک اطمینان خاطر برای ما و تمامی دوست‌داران وویجر ۱ را به همراه داشت.

در ۴ دهه گذشته و از زمان آغاز ماموریت وویجر ۱ در ۵ سپتامبر ۱۹۷۷، تنها وظیفه موتورهای اصلی این بود که وضعیت قرارگیری این فضاپیما را کنترل کنند.

فضا یک محیط خلاء است که برای حرکت در آن، نیازی به نیروی محرکه نیست. اما به منظور حفظ ارتباط موجود، لازم است که همواره آنتن‌های کاوشگر به طرف زمین قرار داشته باشند تا از قطعی ارتباط جلوگیری شود.

وظیفه اصلی موتورها در فضاپیمای وویجر ۱ نیز همین است! این موتورها با پالس‌های کوتاه و چند میلی‌ثانیه‌ای، کاوشگر ناسا را در شرایط مناسب تنظیم می‌کنند. ولی با گذشته چند دهه از این ماموریت، موتورها به نقطه‌ای رسیده‌اند که برای تنظیم صحیح آنتن‌ها ، به پالس‌های بیشتری نیاز است.

اگر این موتورها نتوانند به درستی وویجر ۱ را هم‌تراز با سیاره زمین قرار دهند، تقریبا ادامه این ماموریت امری بیهوده خواهد بود. به منظور جلوگیری از وقوع چنین رویدادی، این کاوشگر به ۱۶ موتور کنترل‌کننده هیدرازین MR-103 (هشت موتور اصلی و هشت موتور پشتیبان) ساخت شرکت «راکت داین ایروجت» (Aerojet Rocketdyne) تجهیز شده است. به بیان دیگر، دانشمندان تعدادی از موتورهای پشتیبان را در وویجر ۱ تعبیه کرده‌اند که در هنگام بروز خطا، می‌توان از آنان به عنوان یک راهکار جایگزین استفاده کرد. هدف از کارگذاری این موتورها، تصحیح مسیر حرکتی فضاپیما در شرایط این‌چنینی است.

شروعی دوباره برای وویجر ۱ ؛ عملکرد موتورهای پشتیبان

این موتورها در حین اجرای مانورهای پیچیده و حساس، نقشی حیاتی داشتند. به خصوص در هنگام حرکت وویجر ۱ از فضای بین سیارات مشتری و زحل، این موتورها دو نقش مهم را ایفا می‌کردند:

افزایش سرعت وویجر ۱ برای رسیدن به هدف بعدی

تنظیم آنتن‌های آن در امتداد با زمین

همزمان با فرا رسیدن سومین سال ماموریت وویجر ۱، دانشمندان ناسا به منظور جلوگیری از اتلاف انرژی، دستور خاموش کردن این موتورها را ارسال کردند. اکنون با توجه به گذشت چند دهه از فعالیت موتورهای اصلی، عملکرد آنان کاهش یافته و انرژی کمتری را تولید می‌کنند. اما این بار با آغاز فعالیت موتورهای جایگزین، شروعی دوباره برای وویجر ۱ رقم خواهد خورد!

موتورهای جایگزین که موسوم به «مانور تصحیح مسیر» یا تی‌سی‌ام (TCM) هستند، بنابر دلایل مذکور از سال ۱۹۸۰ تاکنون به حالت خاموش درآمده بودند. به همین سبب لازم بود که این گروه از دانشمندان ناسا، از صحت کارکرد آنان اطمینان حاصل کنند.

دانشمندان حاضر در تیم پرواز وویجر، با بررسی داده‌های چند دهه قبل و بازنگری نرم افزارهای قدیمی که به زبان اسمبلی نوشته شده بود، فرآیند تست دوباره این موتورها را امکان‌سنجی کرده و در نهایت به نتایج مثبتی دست پیدا کردند.

موتورهای TCM، از نظر اندازه و عملکرد درست مشابه با موتورهای تنظیم وضعیت هستند؛ با این تفاوت که در قسمت عقب این فضاپیما قرار گرفته‌ و نحوه کنترل و عملکرد آن‌ها را کمی تغییر می‌دهد.

این موتورها به جای اعمال پالس‌های کوتاه، به طور دائم عمل می‌کردند. پیش از این، موتورهای تی‌سی‌ام آخرین بار در تاریخ ۸ نوامبر ۱۹۸۰ و در هنگام عبور وویجر ۱ از نزدیکی سیاره زحل روشن شده‌ بود. بدین منظور، لازم بود که دانشمندان ناسا موتورهای پشتیبان را به نحوی مورد استفاده قرار دهند که پیش‌تر با این هدف طراحی نشده بود.

با روشن شدن موتورهای مذکور، شروعی دوباره برای وویجر ۱ رقم خورد. ضمن اینکه فعالیت اولیه این موتورها نشان می‌دهد که هیچ تفاوتی در عملکرد آن‌ها وجود نداشته و آنتن‌های وویجر ۱ به خوبی در امتداد سیاره زمین تنظیم شده و به مسیر خود ادامه می‌دهند.

موتورهای TCM به مدت ۳۷ سال بلا استفاده در این ماجراجویی، فضاپیمای وویجر ۱ را همراهی می‌کردند. اکنون دانشمندان ناسا امیدوارند که با آغاز به کار دوباره این موتورها، عمر وویجر ۱ بین ۲ الی ۳ سال افزایش پیدا کند.

سوخت موتورهای وویجر ۱ توسط هیدرازین تامین شده و عملکرد آن را تا سال ۲۰۴۰ هم تضمین می‌کند. اما مشکل اساسی این است که خیلی زودتر از این زمان، سرانجام ارتباط خود را با این فضاپیما از دست خواهیم داد.

کاوشگر وویجر ۱ از نوعی پیل هسته‌ای تحت عنوان ترمو الکتریک با بهره‌گیری از پلوتونیم ۲۳۸ (متمایز از ایزوتوپ ۲۳۹ مورد استفاده در سلاح‌های هسته‌ای) انرژی مورد نیاز خود را تامین می‌کند. با آغاز به کار دوباره موتورهای پشتیبان، شروعی دوباره برای وویجر ۱ رقم خورد و دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که تولید انرژی مورد نیاز برای این فضاپیما نهایتا تا سال ۲۰۲۳ ادامه پیدا کند.

در همین حال، از آنجا که آزمایشات مربوط به وویجر ۱ به خوبی مراحل موفقیت را پشت سر گذاشته‌اند، دانشمندان ناسا در انتظار ورود تاریخی فضاپیمای وویجر ۲ (Voyager 2) به فضای در میان ستاره‌ای هستند.

آرش صابری