Astronautika: misije

Čitao sam da mnogi zamišljaju kako da odu na Mars, pa su čak spremni da to urade u jednom pravcu. Nema nazad kući! Nisam toliko radikalan, ali mi često padne na pamet 'Šta li sada rade Voyageri?' i zamišljam kako bi bilo sesti jedno pola dana u jedan od njih i provozati se. Zašto? Čini mi se da dok god se s njima održava veza, oni će predstavljati naše graničare i osvajače kosmosa u bukvalnom smislu.

v1
Sonde 'Pioneer' i 'Voyager'
. Prve je za Nasu proizveo 'TRW Inc.iz Ohaja, a druge 'JPL' iz Kalifornije.

U vreme kada smo moj dobri otac i ja počeli da početkom milenijuma pišemo našu enciklopediju o velikim otkrićima, moj resor je bio kosmos i razmišljao sam koja bi misija na najbolji način reprezentovala ljudsku težnju ka istraživanju. 'Pioneeri' jesu bili pioniri i na neki način logičan izbor, ali su oni bili preprimitivni i bili su samo najava. 'Voyageri' su bili prava stvar. Puno inovacija, puno instrumenata, pokretne kamere i polarimetri, fantastični orbitni manevri, posete svim planetama i brojnim mesecima... Zato sam u Americi kupio knjigu koju su izdali konstruktori sondi i napisao za našu enciklopediju najbolje što sam umeo o ovoj mega-misiji. Dobro se sećam da su se tada svi nadali, ne samo u Nasi, da će sonde biti 'žive' do 2020. Posle toga, nestaće struje i – kraj. Uostalom, govorilo se, tamo ionako nema ničeg što bi moglo da zanima naučnike i opravda nekoliko miliona[1] koliko košta godišnje servisiranje i održavanja radio-veze sa 'Voyagerima'.[2]

Danas su sonde udaljene 22,75 milijardi km (147,7 AJ 'Voyager 1'), odn. 18,35 milijardi km (122,5 AJ 'Voyager 2') od Sunca (ovde se nalazi kilometraža), i istražuju spoljnje granice heliosfere – ogromnog balona koje Sunce formira oko solarnog sistema. Letilice stare već 42 godine probile su sve moguće granice u kosmosu ali i ovde na Zemlji, što predstavlja neprestani izazov za one ljude u Pasadeni koji vode računa o njima.

v2

Dr Suzanne Dodd, sadašnji rukovodilac 'Voyager' programa u Laboratoriju za mlazni pogon (JPL), upoređuje svoj zadatak sa brigom o starim ljudima. 'Svake godine je to za nijansu teže', kaže ona. Kako letilice postepeno gube električnu snagu, inženjeri periodično odlučuju koje će se instrumenti isključiti – složen proces koji mora da uravnoteži naučne prioritete sa potrebom održavanja vitalnih 'life support' sistema koji održavaju letilicu dovoljno toplom da može da radi na ledenim temperaturama.

Podaci sa 'Voyagera' struje konstantnom brzinom od 160 bita u sekundi. (Jedini izuzetak je 'Voyager 1', koji ima mogućnost snimanja podataka sa podsistema PWS (Plasma Wave Subsystem) i da ih prenosi u određeno vreme). NASA hvata podatke tako što se jedna od antena njene Deep Space Networka usmerava na oko šest sati na svaku sondu dnevno. Podaci se zatim prenose sa lokacije antene ka centralnoj kontroli misije JPL-a, a zatim u centar za podršku misije koji će podatke obraditi i staviti ih na raspolaganje naučnim timovima.

Ti podaci takođe omogućuju inženjerima JPL-a da redovno prate vitalne funkcije sondi. Nadzirući zdravlje ili slabost instrumenata, inženjeri improvizuju kreativne popravke, radeći s opremom konstruisanom davno za planeta istraživanja koja se sada moraju da prilagode potrebama međuzvezdane misije. 'Preusmeriti sisteme da rade stvari za koje oni nisu dizajnirani da rade ali ipak mogu', kaže Doddova.

Na primer, magnetometar (MAG), koji je prvobitno bio dizajniran za merenje magnetnih polja Jupitera, Saturna, Urana i Neptuna, danas proučava interakciju magnetnog polja Sunca s magnetnim poljem međuzvezdanog prostora – i jeste presudan instrument za istraživače koji žele da saznatju više o obliku heliosfere. MAG je, međutim, dizajniran za planetna magnetska polja, koja su mnogo jača od međuzvezdanih. 'Tako da je potrebno puno analiza i puno pregleda da se iz buke instrumenta izvuče slab signal', objašnjavaDoddova.

v3
2012. JPL je dobio podatke sa 'Voyagera 1'koji su pomogli inženjerima da kalibrišu magnetometar MAG.

v4
'Voyageri'
 su poneli po četiri magnetometra, raspoređenja na korpusu i duž dugačkog lakog rešetkastog nosača da bi se maksimalno umanjile smetnje same sonde koje prave motori magnetofona i pokretna platforma. Prilikom montaže, inženjeri su izolovali neke spojeve i kablove običnom alumo-folijom koju svi koristimo u kuhinji.

v5
Dva senzora za jako polje, osetljivosti od 2×10-12 T do 5×10-5 T montirana su na korpusu sonde.
Druga dva za slabo polje, osetljivosti od 1,2×10-8 T do 2×10-3 T montirana su na dugi nosač od epoksi-stakla. Na slici su kalemovi troosnog fluksgejtnog magnetometra. Prstenovi su toroidni feromagneti. Ukupna težina čitavog eksperimenta iznosi 5,5 kg, a troši samo 2,2 W struje.

Svakom 'Voyageru', svaki vat energije već 42 godine obezbeđuju tri multivatna radioizotopska termoelektrična generatora (MHW RTG): plutonijum-238 se raspada i stvara toplotu, koja se na jednostavan način pretvara u struju. Sve manja količina raspadajućeg plutonijuma uzrokuje gubitak električne energije od 4 vata godišnje. Danas generatori proizvode bezmalo 40 posto manje energije nego što su stvarali pri lansiranju.

Pored napajanja instrumenata, generatori održavaju i grijanje. Bez toplote, temperatura na 'Voyagerima'bi davno pala. Dok neki instrumenti mogu da u dubokom kosmosu funkcionišu na temperaturama prilično ispod nule, točka smrzavanja hidrazinskog goriva iznosi oko +1,6 stepeni Celzijusa. Ako bi se cevi za dovod goriva zaledile, inženjeri više ne bi mogli da koriste brodske trastere kako bi antene bile usmerene prema Zemlji radi prenos podataka. 'Dakle, poslednjih pet godina, to je bila borba održavanja ravnoteže između snage i toplote', kaže Doddova.

To održavanje ravnoteže delovalo je različito za svaki instrument. Npr, prve su isključene 'Voyagerove'kamere (Imaging Science Subsystem[3]). Konstruisane za snimanje spoljnjih planeta, 'više nije bilo nauke koja bi se mogla izvući iz tih instrumenata', kaže Doddova, 'a oslobodio se i određeni deo memorijskog prostora koji je bio zauzet a koji će nam biti potreban tokom duge međuzvezdane misije.'

Ali ponekad sama pozicija nekog instrumenta nadilazi ostale probleme. Naprimer, na 'Voyageru 1' još uvek radi digitalni mgnetofon čije bi isključivanje svakako smanjio potrošnju energije, veli Doddova. Ali NASA ga, umesto toga, drži uključenim zato što instrument generiše nešto toplote u određenom području 'busa' sonde, što pomaže održavanju toplote oko cevi za gorivo.

v6
'Voyagerov' 'bus'
. Gore se vidi tanjir antene, a na 'busu' se uočavaju 'žaluzine' koje služe za regulisanje temperature unutar korpusa. Na drugoj slici sjajni metalni valjak je zaprabo ućište u kojem se nalazio spakovan nosač magnetometra prilikom lansiranja.

Ostali instrumenti, poput podsistema za kosmičko zračenje (CRSCosmic Ray System) – koji otkriva superenergetske čestice – prikačeni su na kran daleko od 'busa' i imaju vlastite RHU grejačke jedinice[4]. NASA je tokom leta 2019. isključila CRS-ov grejač na 'Voyageru 2'[5]. Uprkos ekstremnoj hladnoći (-60°C), instrument i dalje radi. 'Dobili smo dve stvari isključenjem [grejača]', objašnjava Doddova. 'Dobili smo struju ... a ta dodatna struja osigurava takođe dodatnu toplotu u 'busu', jer više ne izlazi napolje preko krana.'             

v7
Položaj instrumenta CRS na kranu.
 Svaki instrument je imao 4 teleskopa niske energije (A, B, C i D), i dva teleskopa visoke energije (levo i desno).

Budući da CRS i dalje radi, naučnici i dalje dobijaju vredne podatke. Kosmički zraci su vrsta visokoenergetskih čestica: fragmenti atoma stvoreni u supernovama van Sunčevog sistema i ubrzani skoro do brzine svetlosti, koji bombarduju Zemlju iz svih smerova. 'Heliosfera je štit protiv svih onih kosmičkih zrakova koji lete brzinom manjom od okom 50% brzine svetlost', kaže dr Edward Stone, koji je kao glavni naučnik programa 'Voyager' radio od 1972. godine.

v8
Letilice 'Voyager' su lansirane 1977. sa po 10 instrumenata. Na 'Voyageru 2' još uvek radi 5 (CSR, LECP, MAG, PWS i PLS), a na 'Voyageru 1' još 4 (CSR, LECP, MAG i PWS). Pošto se plutonijum polako troši, inženjeri misije moraju da dobro razmišljaju kada odlučuju koji će sistem ostati uključen.

Zahvaljujući 'Voyagerima', kaže on, 'sada znamo koliko zračenja pokušava da se ubaci i koliko nas stvarno štiti heliosferski balon; izgleda da manje od 25% svih kosmičkih zraka van heliosfere ulazi u Sunčev sistem.'

Uprkos svom uspehu u vođenju 'Voyagera', NASA je stigla do točke kada je na jedan kvar udaljena od gubitka sondi. JPL-ovi inženjeri su bili vrlo zabrinuti kada su otkrili da su primarni trasteri sistema za kontrolu položaja sondi na obe letilice kako se to kaže, 'degradirani'. 'Način na koji trasteri pokazuju ostarelost jeste taj da počinju da pulsiraju mnogo više puta da bi stvorili istu količinu potiska', kaže Suzanne Dodd. Kako bi 'Voyagere' orijentisali prema Zemlji radi prenosa podataka, JPL-ovi inženjeri su bili prinuđeni da aktiviraju još jedan set trastera koji su korišćeni za manevare korekcije trajektorije i nisu bili korišćeni još od proletanja pored planeta u ranoj fazi misije[6].

'Uvek kažem ljudima, moj lični cilj je da imam sonde koje će da proslave 50-godišnjicu od lansiranja', kaže Doddova. Uz više od malo sreće, 'Voyageri' bi to mogli da postignu.

v9
Trenutni položaj 'Putnika'.

 

[1] Kako sam već ranije pisao u nekom textu, ako 'Voyageri' budu morali da se presele u istoriju pre dosezanja tehničkih limita, biće to zbog para. NASA dobija sve manje za svoje potrebe – na vrhuncu, 1966. godine, NASA je dobijala 4,41% američkog budžeta, a 2017. samo 0,489%. Koliko znam, za 'Voyagere' svake godine jedva nađe nešto manje od $4 miliona.

[2] O ovim misijama pišem već godinama i pratim sva njihova bitna dostignuća. Ovo su samo neki od mnogih textova: Veliko putovanje 'Voyagera'Brzina 'Voyagera'Intrevju sa Voyagerom 2' sa obala solarnog sistema„Voyager 1“ i zvezda Gliesse 445,  Uhvaćen 'Voyager-1",  Ide, ide, ali dokle? 'Voyager-1' je...,  'Voyager-1' konačno slobodan'Voyager-1 uključio motore posle 37 godina' i još mnogo drugih.

[3] Sistem je obuhvatao dve moćne kamere. Iako decenijama nisu imale posla – poslednji put su radile u februaru 1990. – njihovi grejači su bespotrebno 'jeli' struju. Kamese su ranije za svoj rad trošile po 35 W.

[4] Svaka sonda je imala po 9 radioizotopskih RHU-a od po 1 W i težine po 40 grama.

[5] Prvi instrument koji je isključen na 'Voyageru 2' je bio PPS (teleskop ø20 cm sa polarizatorom smišljen za merenje sastava Jupitera i Saturna). Kada je 1991. isključen, ušteđeno je 1,2 W struje.

[6] To je dovelo do toga da su neki motori uključeni posle 13.500 dana mirovanja! Normalno, o tome možeš da pročitaš zanimljivu storiju na našem sajtu.

 U nastavku: 

>> Deep Space

'Ajde da se vratimo na uvod u ovu priču i zamislimo da ja nekako ležim zavaljen u tanjiru glavne antene 'Voyagera 1'

v2 2c


Epopeja VOYAGER - e-knjiga o Vojadžeru
Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Komentari   

Ljubomir
+1 #5 Ljubomir 10-12-2019 00:51
-
- Hvala.
-
ddragovic
0 #4 ddragovic 09-12-2019 20:42
https://ttu-ir.tdl.org/bitstream/handle/2346/74119/ICES_2018_134.pdf
ddragovic
0 #3 ddragovic 09-12-2019 20:14
Svaki potrošač struje na sondi stvara kao nusprodukt toplotu. Održavanje temperature na svakoj međuplanetnoj kosmičkoj letilici je prava nauka i o tome imaš na tone literature. Nekoliko puta sam pisao o tome, mislim najviše tokom misije 'New Horizons'. Vrsta konstrukcije, raspored instrumenata u busu, elektronika, izolacija, brzina rotiranja sonde i izloženost Suncu, RTU grejači itd. dugo se studira i vrlo uspešno se koristi.
Poređenje sa Titanom i Plutonom je pogrešno iz mnogo razloga.
Bravo za commnt
Ljubomir
+1 #2 Ljubomir 07-12-2019 23:21
-
- Mozda postoje 2 grejaca oko CRS-a ili svi grejaci oko CRS-a rade sa 10-20% snage.
-
Ljubomir
+2 #1 Ljubomir 07-12-2019 21:20
-
- Ako je temperatura na Titanu -178, a na Plutonu -229 stepeni Celzijusa, onda kako je moguce da je temperatura oko instrumenta CRS "samo" -60 stepeni Celzijusa? Trebalo bi da je jos niza nego na Plutonu.
-
- Ako uzmemo da je temperatura oko CRS-a -60 stepeni Kelvina, onda je to -214 Celzijusa i to bi bilo u redu.
-
- Ako nisam u pravu i ako je oko "Vojadzera 2" stvarno "samo" -60 stepeni Celzijusa, onda sta je to sto "greje" okolni prostor izvan heliopauze?
-

Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži