NASA nimmt die vollständige Kommunikation mit Voyager 2 wieder auf

 (jpl.nasa.gov)
1 Punkte von GN⁺ 2023-08-06 | 1 Kommentare | Auf WhatsApp teilen
  • NASA hat die vollständige Kommunikation mit Voyager 2 am 4. August 2023 wiederhergestellt, nachdem sie wegen einer fehlerhaften Antennenausrichtung unterbrochen worden war; auch der Empfang von Wissenschafts- und Telemetriedaten wurde wieder aufgenommen
  • Die Kommunikationsstörung entstand, als ein am 21. Juli gesendeter geplanter Befehl die Antenne um 2 Grad von der Erde weg ausrichtete, wodurch sowohl der Empfang von Befehlen als auch die Übertragung von Daten blockiert wurden
  • Das Deep Space Network erfasste zunächst mit mehreren Antennen das Trägersignal, um den Zustand und die Flugbahn des Raumfahrzeugs zu bestätigen, konnte das Signal wegen seiner Schwäche jedoch noch nicht zu Daten rekonstruieren
  • Die DSN-Anlage in Canberra sendete einen interstellaren „Shout“-Befehl an Voyager 2, das mehr als 12,3 Milliarden Meilen bzw. 19,9 Milliarden km entfernt ist; allein die Lichtlaufzeit in eine Richtung beträgt 18,5 Stunden
  • Für die Bestätigung des Befehls waren 37 Stunden nötig; ab 00:29 Uhr EDT am 4. August gingen wieder Daten ein, womit bestätigt wurde, dass das Raumfahrzeug normal arbeitet und seine erwartete Flugbahn beibehält

Kommunikationsausfall durch fehlerhafte Antennenausrichtung

  • Am 21. Juli 2023 führte eine Reihe geplanter Befehle, die NASA an Voyager 2 gesendet hatte, unbeabsichtigt dazu, dass die Antenne um 2 Grad von der Erde weg zeigte
  • Durch diese Änderung konnte Voyager 2 nicht mehr mit den Bodenantennen des NASA Deep Space Network, also des DSN, kommunizieren
    • Die vom Raumfahrzeug gesendeten Daten erreichten das DSN nicht
    • Auch die Befehle des Bodenkontrollteams konnten nicht an das Raumfahrzeug übermittelt werden
  • Zu diesem Zeitpunkt befand sich Voyager 2 mehr als 12,3 Milliarden Meilen bzw. 19,9 Milliarden km von der Erde entfernt

Zustand zunächst über schwaches Trägersignal bestätigt

  • Am 1. August 2023 erkannte das DSN mit mehreren Antennen das Trägersignal von Voyager 2
  • Das Trägersignal ist das Signal, das das Raumfahrzeug verwendet, wenn es Daten zur Erde sendet
  • Das Signal war zu schwach, um Daten daraus zu extrahieren, aber es bestätigte, dass Voyager 2 weiterhin in Betrieb ist und seine erwartete Flugbahn beibehält
  • Das Missionsteam hatte ursprünglich erwartet, dass Voyager 2 seine Antenne Mitte Oktober wieder zur Erde ausrichten würde, entschied sich jedoch, vorher einen Befehl zur Korrektur zu senden
    • Über DSN-Antennen wurde ein Befehl zum Drehen der Antenne per „Shout“-Methode an Voyager 2 gesendet
    • Falls dieser Zwischenversuch scheitern sollte, wollte man auf die automatische Neuausrichtung des Raumfahrzeugs im Oktober warten

„Shout“-Befehl aus Canberra und Wiederherstellung der Kommunikation

  • Am 4. August 2023 stellte NASA die vollständige Kommunikation mit Voyager 2 wieder her
  • Die DSN-Anlage im australischen Canberra sendete einen Befehl, der einem interstellaren „Shout“ entsprach, an Voyager 2, das mehr als 12,3 Milliarden Meilen bzw. 19,9 Milliarden km von der Erde entfernt ist
  • Dieser Befehl wies Voyager 2 an, seine Ausrichtung zu korrigieren und die Antenne wieder zur Erde zu richten
  • Die Lichtlaufzeit in eine Richtung bis zum Eintreffen des Befehls bei Voyager 2 betrug 18,5 Stunden, und das Mission Control Team brauchte 37 Stunden, um den Erfolg bestätigen zu können
  • Um 00:29 Uhr EDT am 4. August begann Voyager 2 wieder, Wissenschafts- und Telemetriedaten zu senden
    • Das Raumfahrzeug arbeitet normal
    • Es hält weiterhin seine erwartete Flugbahn ein

Automatische Neuausrichtung als Reserve zur Wiederherstellung

  • Voyager 2 ist so programmiert, dass es mehrmals pro Jahr eine Neuausrichtung durchführt, damit die Antenne zur Erde zeigt
  • Die nächste Neuausrichtung war für den 15. Oktober geplant, und man erwartete, dass dieser Ablauf zur Wiederaufnahme der Kommunikation führen würde
  • Das Missionsteam ging davon aus, dass Voyager 2 auch während der Kommunikationslücke seine geplante Flugbahn einhalten würde

Informationen zur Voyager-Mission

  • Voyager 1 ist fast 15 Milliarden Meilen bzw. 24 Milliarden km von der Erde entfernt und arbeitet weiterhin normal
  • Das NASA Jet Propulsion Laboratory hat die Voyager-Raumfahrzeuge gebaut und betreibt sie
  • Die Voyager-Mission ist Teil des NASA Heliophysics System Observatory, das von der Heliophysics Division innerhalb des Science Mission Directorate in Washington gefördert wird
  • Weitere Informationen zu den Voyager-Raumfahrzeugen gibt es unter NASA Voyager

Verwandte Beiträge

1 Kommentare

 
GN⁺ 2023-08-06
Meinungen auf Hacker News

  • Bei Nachrichten rund um Voyager fühlt es sich an, als sei der technische Begriff „Puh“ genau passend
    Ich bin Anfang der 70er geboren, und die Voyagers sind den größten Teil meines Lebens immer weiter geflogen. Wenn ich in einem Artikel Voyager sehe, klicke ich immer darauf; sie sind so etwas wie ein Bezugspunkt
    Irgendwann werden sie, wie ich, letztlich zum Stillstand kommen, aber bis dahin hoffe ich, dass sie weiter vorwärts und noch weiter hinaus gelangen. Respekt vor den Leuten bei NASA und JPL, die mit Technik aus den 70ern etwas so Erstaunliches gebaut haben und uns immer noch verblüffen

    • Aus Sicht von jemandem, der Flugsoftware für Raumfahrzeuge entwickelt, hat mich das überhaupt nicht beunruhigt
      Im schlimmsten Fall hätte das Raumfahrzeug seine Antenne bis Oktober in die falsche Richtung zeigen lassen, und dann wäre die Kommunikation wiederhergestellt worden. Ähnliche Kommunikationsausfälle im Voyager-Programm werden nicht die letzten sein, und ich erinnere mich, dass das Raumfahrzeug auch früher, als man es wegen Wartungsarbeiten an der Antenne für einige Monate abgeschaltet hatte und danach wieder Kontakt aufnahm, völlig in Ordnung war
      Die MOPS-Prozedur sollte überprüft werden, damit so etwas nicht wieder passiert. Normalerweise ist es Standardpraxis, Befehle zuerst auf einem Simulator oder Nachbau mit ähnlichen Betriebsbedingungen wie beim Raumfahrzeug auszuführen, um sicherzustellen, dass sie nichts Zerstörerisches tun. Trotzdem dachte ich schon beim ersten Lesen der Überschrift nur etwa „lol“ und ging nicht davon aus, dass dem Raumfahrzeug langfristig etwas zustoßen würde
    • Anders als wir werden die Voyagers auch nach ihrem Tod als interessante Artefakte unserer Spezies und unserer Zeit weiterbestehen
      Die Tatsache, dass sie dort draußen weiter existieren, als würden sie verkünden: „Wir waren hier“, beruhigt mich auf seltsame Weise auch im Hinblick auf meine eigene Sterblichkeit
    • Ich bin ebenfalls Jahrgang 73 und hatte aus demselben Grund immer eine Zuneigung zu den Voyager-Sonden
    • Mir kam eher „Wow“ als „Puh“ in den Sinn
      Für den Fall, dass dieser „Ruf“ nicht funktionieren würde, gab es ja auch einen Plan; es gab also mindestens zwei Optionen, und die erste hat gut funktioniert. Es ist erstaunlich, dass sie nach einem halben Jahrhundert und 20 Milliarden km von der Erde entfernt immer noch arbeitet

  • Die Technik von Voyager 2 ist wirklich großartig. Ich frage mich, ob es gute Bücher oder Dokumentationen gibt, die die vielen technischen Aspekte hinter Voyager eingehend behandeln

  • Ich stelle mir vor, dass die Menschheit in einer sehr fernen Zukunft, wenn sie zu interstellaren Reisen fähig ist, vielleicht die noch immer fliegenden Voyager 1 oder 2 entdeckt und birgt – und dann den Kindern erzählt, was für Wesen wir damals waren.
    Laut NASA werde es „mindestens 40.000 Jahre dauern, bis eines der beiden Raumfahrzeuge sich einem anderen Stern nähert“.

    • In Star Trek gibt es eine Folge dazu.

  • Erstaunlich ist, dass diese Projekte 1972 begannen, vor mehr als 50 Jahren, als 8-Spur-Kassetten als Musikmedium noch stärker verbreitet waren als Kassetten.

    • Vielleicht ist es schon bekannt, aber Voyager 2 verwendet tatsächlich einen Bandrekorder zur Datenspeicherung. Zur Zeit der Entwicklung waren andere Optionen vermutlich entweder zu anfällig oder zu teuer.
      Die Raumsonde zeichnet Flug- und Sensordaten auf Band auf und überträgt sie anschließend regelmäßig zur Erde. Stand 2022 scheint das Bandlaufwerk noch immer zu funktionieren [1]
      [1] https://space.stackexchange.com/a/15291
    • Dass es überhaupt zustande kam, ist schon erstaunlich. Einige Wissenschaftler erkannten, dass 1977 eine Planetenkonstellation, wie sie nur einmal in tausend Jahren vorkommt, möglich sein würde, und drängten darauf, NASA-Budget für den Start von Sonden zu sichern.
      Es war knapp, ob die Finanzierung bewilligt würde und ob noch genug Zeit bliebe, sie rechtzeitig auf die richtige Flugbahn zu bringen.
    • Die Ingenieure solcher Projekte müssen Jahrzehnte später eine enorme Genugtuung empfinden, wenn sich ihre Arbeit bewährt.
    • Ich frage mich, ob wir mit heutiger Technik dieselbe Zuverlässigkeit erreichen könnten.
      Bei Software fürchte ich, dass es wegen ihrer Komplexität deutlich schwieriger ist, etwas zu bauen, das mehr als 50 Jahre funktioniert. Langfristig verborgene Overflow-Bugs oder langsame Memory Leaks dürften mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einem großen Hindernis werden.

  • Ich frage mich, ob es eine genauere Erklärung gibt, woraus dieser „Schrei“ genau bestand und wie er durchgeführt wurde.

  • Ich frage mich, ob jemand weiß, wie groß der wirksame Winkel des Voyager-Senders ist.
    Das Signalzentrum lag um etwa 69 Millionen km an der Erde vorbei, ungefähr 20 % des Durchmessers der Erdbahn.
    Der Unterschied dürfte der wirksame Empfangswinkel gewesen sein, und offenbar konnte man durch höhere Sendeleistung eine Antwort erhalten.

  • Ich frage mich, was jemanden auf der Erde daran hindert, mit einer der Voyager-Sonden zu kommunizieren und Parameter zu ändern.

    • Ein enormer Mangel an Leistung und Ausrüstung sowie fehlende Protokolldokumentation dürften zunächst große Hürden sein.
    • Schon eine verfügbare, unbemannte Parabolantenne ab 34 m zu finden, scheint eine große Anfangshürde zu sein.

  • Könnten wir so etwas heute noch bauen? Mein Handy kann sich glücklich schätzen, wenn es länger als ein Jahr durchhält.
    Selbst wenn heutige Hardware 50 Jahre hielte, habe ich das Gefühl, dass das Wissen darüber, wie man mit ihr spricht, bis dahin längst verschwunden wäre. Teile des Codes oder der Firmware wären wohl proprietär, und wenn der Auftragnehmer pleitegeht, war’s das.

    • Hier wird der Gipfel menschlichen Einfallsreichtums und Ingenieurwesens der 70er Jahre mit Consumer-Produkten der 2020er verglichen.
      Wir haben ganz sicher die Fähigkeit, Raumfahrzeuge nach Qualitätsstandards auf Voyager-Niveau zu bauen. Wenn du bereit bist, 800 Millionen Dollar für ein Galaxy-Handy von 2023 auszugeben, hilft Samsung wahrscheinlich gern.
    • Natürlich können wir so etwas auch heute noch bauen.
      Wenn ein Handy nach einem Jahr kaputtgeht, liegt das ziemlich sicher eher am Nutzer als am Handy. Die Handys der meisten Menschen halten länger. Dass sich Leute nach ein paar Jahren über ausbleibende Updates beschweren, ist dafür schon ein gewisser Beleg.
      Die meiste Hardware von heute wird nicht mit der Erwartung gebaut, so lange zu halten, und selbst wenn sie es täte, wäre das oft nicht besonders sinnvoll. Niemand will 50 Jahre alte Medizintechnik, sofern es in diesen 50 Jahren Fortschritt gegeben hat. Auch ein 25 Jahre alter Computer hat für normale Verbraucher kaum Wert. Man sollte sich auch fragen, ob man wirklich eine digitale Schreibmaschine verwenden möchte, die einen einfachen Textprozessor auf kleinem Bildschirm mit einer Schreibmaschine kombiniert.
      Dinge für langfristige wissenschaftliche Zwecke werden nach anderen Maßstäben, mit anderen Einschränkungen und mit anderen Arten beweglicher Teile gebaut als Dinge für den Hausgebrauch. Das gilt besonders, wenn extreme Umgebungen berücksichtigt werden. Solche Dinge werden oft von Regierungen, Universitäten und Institutionen gebaut, die Unternehmen überdauern; und selbst wenn nicht, kann man Gesetze schaffen, damit andere Stellen wissenschaftliche Geräte weiterverwenden können, wenn eine Firma schließt.
      Außerdem haben vermutlich alle erwartet, dass Voyager schon lange tot sein würde. Ich sehe das eher als glücklichen Zufall, wie einen Kühlschrank, der nach 50 Jahren zufällig noch läuft.
    • Ich frage mich, warum das Handy nach einem Jahr kaputtgeht.
    • Wie viele Autos aus den frühen 1970ern fahren heute noch auf der Straße? Ich kenne ein paar, aber die gehören Sammlern und sind keine Alltagsfahrzeuge.
    • Falls Authentifizierung oder DRM-Server bis dahin nicht längst abgeschaltet sind, dürften die Zertifikate schon abgelaufen sein.
      Aber wie wäre es, für so einen Zweck irgendwo nahe Jupiter einen Deep-Space-DRM-Server zu betreiben? Dann könnte man einen Asteroiden-Miner nicht ohne das richtige Abo für bestimmte Funktionen starten ;-)

  • Die Aussage, man baue Dinge heute nicht mehr wie früher, wird bei jedem alten Technikbeitrag wiederholt und ist inzwischen ziemlich ermüdend.
    Wir können Technik bauen, die für eine derart lange Lebensdauer ausgelegt ist, und tun das auch. Nur arbeiten die meisten von uns eben nicht an Dingen mit solchen Anforderungen oder Prioritäten.
    Es gibt keinen Grund, CRUD APIs, Datenpipelines oder Handys für mehr als 50 Jahre Lebensdauer zu bauen; das wäre den eigentlichen Zielen solcher Projekte wahrscheinlich sogar abträglich.

  • Man wird sehen, wie lange New Horizons durchhält. Allerdings sind die Voyagers viel früher gestartet und daher schwer einzuholen, und auch die Radioisotopen-Thermoelektrikgeneratoren werden irgendwann erschöpft sein.