NASA rettet die uralte Raumsonde Voyager 1 mit einer Hail-Mary-Reparatur der Triebwerke

• Die primären Rolltriebwerke von Voyager 1 wurden nach 20 Jahren erfolgreich wieder in Betrieb genommen
• In einer Situation mit wachsendem Ausfallrisiko der Reserve-Triebwerke fand das Ingenieurteam des NASA JPL auf beinahe wundersame Weise eine Lösung
• Bei extrem begrenzten Gelegenheiten zur Übertragung von Befehlen gewann man durch einen riskanten Versuch wieder die Kontrolle über die Raumsonde
• Voyager 1 bleibt trotz der Grenzen durch die gewaltige Entfernung sowie sinkende Energieversorgung und Systemausfälle weiter in Betrieb
• Irgendwann wird der Moment des Missionsendes kommen, doch auch diesmal setzt Voyager 1 als am weitesten von Menschenhand entfernte Sonde ihre Existenz fort

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Die Geschichte von NASAs erfolgreicher Wiederinbetriebnahme der Voyager-1-Triebwerke

NASA hat es geschafft, die primären Rolltriebwerke der fast 50 Jahre alten Raumsonde Voyager 1, die seit über 20 Jahren ausgefallen waren, kürzlich wieder zu aktivieren

Diese Arbeit gelang unter der technischen Leitung des JPL und markierte einen wichtigen Wendepunkt in dem Moment, als das Risiko einer Verstopfung der Treibstoffleitung der Reserve-Triebwerke kritisch wurde

Die lange Reise und die Herausforderungen von Voyager 1

• Seit dem Start im Jahr 1977 ist Voyager 1 weit über den ursprünglichen Missionsplan hinaus seit mehr als 47 Jahren aktiv
• Derzeit fliegt die Sonde in einer Entfernung von mehr als 25 Milliarden Kilometern von der Erde, sodass ein Signalaustausch mit der Bodenstation mehr als etwa 23 Stunden benötigt
• Die primären Rolltriebwerke stellten 2004 nach dem Verlust der Stromversorgung ihrer internen Heizung den Betrieb ein, seither wurden ausschließlich die Reserve-Triebwerke genutzt
• Auch bei den Reserve-Triebwerken wuchs wegen der Ablagerung von Treibstoffrückständen das Ausfallrisiko, sodass ein Defekt noch vor diesem Herbst befürchtet wurde
• Im Ausfallfall hätte die Sonde ihre Fähigkeit zur Lageregelung verlieren können, wodurch auch die Kommunikation mit der Erde gefährdet gewesen wäre

Wenn man es nicht versucht, ist es sicher vorbei – wenn man es versucht, könnte es klappen

• Wegen Wartungsarbeiten an der Antenne DSS-43 waren die Möglichkeiten zur Übertragung von Befehlen in diesem Jahr auf wenige Termine wie August und Dezember stark begrenzt
• Als letztes Mittel versuchte das Voyager-Team, die seit 2004 als tot geltenden primären Rolltriebwerke wiederzubeleben
• Es wurde die Möglichkeit geprüft, dass die Heizung der Triebwerke nicht tatsächlich defekt war, sondern wegen eines Schaltungsfehlers lediglich der Schalter abgeschaltet worden war
• Man stellte die Stromversorgung der Heizung wieder her und sorgte dafür, dass die Triebwerke automatisch aktiviert würden, sobald sich die Sonde weit genug von ihrem Guide Star entfernte
• Wären die Triebwerke bei ausgeschalteter Heizung angesprungen, hätte ein Risiko kleiner Explosionen bestanden; trotz der Signallaufzeit von rund 23 Stunden in beide Richtungen bestätigte sich am Ende, dass die Heizung wieder lief und die Reparatur erfolgreich war

Noch ein beinahe wundersames Überleben

• Das JPL-Team sagte sogar: „Wir dachten, dieses Triebwerk sei definitiv tot“, weshalb bei diesem Versuch die Kombination aus kreativer Ingenieurskunst und Intuition entscheidend war
• Auch zuletzt hatte die Voyager-Mission mit Datenanomalien, sinkender Stromversorgung der wissenschaftlichen Instrumente und mehreren Situationen zu kämpfen, in denen man fast aufgeben musste, erholte sich aber dank des schnellen Handelns der Verantwortlichen immer wieder
• Auch diesmal wurde ein schwerwiegendes Problem mit den Triebwerken wie durch ein Wunder gelöst, sodass Voyager 1 ihren Rekord fortsetzen kann, aus dem interstellaren Raum weiter Signale zu senden

Der Abschluss und die Bedeutung der Voyager-Mission

• Beide Voyager-Sonden werden irgendwann aufgrund von Energieerschöpfung und Systemgrenzen vollständig verstummen
• Durch diese Reparatur bleibt jedoch das Fenster der Menschheit, jenseits des Sonnensystems in den Weltraum zu blicken, voraussichtlich länger erhalten

[GN⁺]

Hacker-News-Kommentare

• Hinweis auf den 2022 erschienenen Film „It's Quieter in the Twilight“, der die beteiligten Ingenieure behandelt, inklusive Trailer und Link zum kostenlosen Ansehen mit Werbung
  • Es wird erklärt, dass ein wichtiger Teil dieses großartigen Films davon handelt, wie die 70-Meter-Antenne der Deep Space Network-Station im australischen Canberra für mehrere Monate ausfällt; in einer aktuellen JPL-Pressemitteilung taucht ein ähnlicher Ausfallzeitraum der Antenne auf (Mai 2025 bis Februar 2026). Es wird erwähnt, dass dies die einzige Antenne ist, die mit Voyager 2 kommunizieren kann, die seit dem Neptune-Flyby südlich der Ekliptik unterwegs ist, während die DSN-Stationen in Spanien und Kalifornien mit Voyager 1 kommunizieren können, die nach dem Saturn-Flyby nach Norden flog. Auch eine Aussage von Todd Barber, der im Film vorkommt, wird erwähnt.
  • Dank für die Empfehlung; man habe ihn am Vortag angesehen und die Interviews mit den Ingenieuren, die die Mission fortführen, seien beeindruckend gewesen.
• Man stellt sich das überwältigende Gefühl vor, eine solche Fehlerbehebung anzuwenden und erst nach langer Zeit die Nachricht vom Erfolg zu erhalten; es wird geschildert, dass sich das wie eine so bedeutsame Leistung anfühlen müsse, dass man diesem Gefühl ein Leben lang nachjagt.
  • Als Empfehlung ohne direkt großen Impact wird correspondence chess empfohlen; dort könne man immer wieder erleben, dass das frühere Ich entweder genial oder töricht war.
  • Es wird erwähnt, dass man nun in eine mehrtägige Wartephase eingetreten sei; das Signal brauche über einen Tag für Hin- und Rückweg, und neben der Vorfreude auf den Erfolg werde auch das nervöse Gefühl beschrieben, 48 Stunden lang auf glühenden Kohlen zu sitzen.
  • Dass es erfolgreich funktioniert habe, sei zwar ein sehr gutes Ergebnis, aber auch das von JPL erwähnte alternative Szenario, in dem „eine kleine Explosion passieren könnte“, wäre auf seine Weise interessant; dies wird mit einem Schicksal „wie Feuer und Eis“ verglichen und ein passendes Gedicht verlinkt.
  • Eine Erfahrung wie die, ein Raumfahrzeug wiederzubeleben, das Milliarden Meilen entfernt ist und von allen bereits verloren geglaubt wurde, fühlt sich wie ein Wunder an.
  • Es wird sich vorgestellt, dass es unvergleichlich aufregend sein müsse, Missionen wie Voyager Kindern im Klassenzimmer zu vermitteln und Wissen sowie Inspiration weiterzugeben; ein positiver Zuspruch an NASA und Lehrkräfte gleichermaßen.
• Unter Verweis darauf, dass sich in den Backup-Roll-Triebwerken Treibstoffrückstände ansammeln und deshalb ein Ausfall befürchtet wird, wird betont, wie menschlich die Strapazen sind, die diese Sonde durchmacht.
• Erstaunen darüber, dass man mit einer 1977 gestarteten Sonde noch immer kommuniziert und wissenschaftliche Missionen durchführt; zudem der Hinweis auf die Realität, 23 Stunden auf die Bestätigung eines Kommandos warten zu müssen.
  • Tatsächlich könne es 46 Stunden dauern: 23 Stunden, bis das Kommando das Raumfahrzeug erreicht, und weitere 23 Stunden, bis die Antwort des Raumfahrzeugs zur Erde zurückkehrt. Weil es schwierig sein kann, 46 Stunden am Stück DSN-Antennenzeit zugeteilt zu bekommen, prüft man mitunter über verzögerte Telemetrie, ob das Kommando empfangen wurde.
  • Der scherzhafte Zusatz, dass 23 Stunden immer noch schneller seien als das letzte internationale Partnerteam.
• Erwähnung, dass man für diesen Sommer ein Praktikumsangebot beim Deep Space Network des JPL erhalten hatte, es aber wegen des Abschlusses des Masterstudiums ablehnen musste; Bedauern darüber, nicht in dieser Zeit dort gewesen zu sein, und die Hoffnung, es angesichts der derzeit schlechten Budgetlage irgendwann noch einmal versuchen zu können.
• Unter Verweis darauf, dass die Backup-Roll-Triebwerke wegen Rückständen in der Treibstoffleitung im Herbst dieses Jahres ausfallen könnten, wird erklärt, dass Rückstände in hypergolen Treibstoffsystemen (SiO2, verursacht durch Silica) durch die Alterung von Gummikomponenten entstehen; ausführlich wird erwähnt, dass nach 47 Jahren die internen Treibstoffleitungen der Triebwerke durch Siliciumdioxid verstopft wurden.
  • Es wird erwähnt, dass HN-Nutzer dazugehörige Dokumente gefunden haben; unter konkreter Bezugnahme auf die Struktur alter Raumfahrzeug-Treibstoffsysteme (Gummiblase und Teflon, Treibstoffförderung durch Helium, sowie dass N2H4 selbst Materialien aus dem Raumfahrtzeitalter zersetzt habe) werden Details zitiert, zusammen mit Verweisen auf die eigentlichen Dokumentlinks und die Diskussion auf HN.
• Die Einschätzung, dass es erstaunlich ist, 50 Jahre alte Technik ohne physischen Zugriff über ein extrem langsames Low-Bandwidth-Funklink mit stundenlanger Verzögerung erfolgreich drahtlos zu aktualisieren; zugleich die frustrierte Anmerkung, dass sich zum Viking Computer Command Subsystem kaum Dokumentation finden ließ.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass das nicht nur Glück sei; auch die Geschichte der Mars Global Surveyor-Sonde wird geteilt, bei der durch ein fehlerhaftes Update die Kommunikation vollständig abbrach.
  • Der Scherz, da es im Weltraum keine Luft gebe, sollte man es nicht Wireless, sondern eher ein „Update durch das Vakuum“ nennen.
• Solche Momente erinnerten daran, warum einem jedes Mal eine Gänsehaut über die Hände läuft, wenn man das NASA-Logo sieht; es gehe nicht nur um Wissenschaft, sondern um eine großartige menschliche Leistung, und die Errungenschaft des NASA-Teams sei erstaunlich.
  • Es wird ausgedrückt, dass sich jahrzehntelange menschliche Neugier, Beharrlichkeit und Kreativität in einer einzigen kleinen Sonde verdichten, die uns am Rand des Sonnensystems noch immer zuflüstert.
  • Es wird betont, dass NASA mehrfach ungewöhnliche Leistungen vollbracht hat, die statistisch schwer gelingen, und dass Fälle, in denen durch Fehler alles explodiert ist, relativ selten sind; erwähnt werden etwa die durch einen absurden Umrechnungsfehler verlorene Mars Climate Orbiter-Mission im Kontrast zur wundersamen Rettung des Sauerstoffs bei Apollo 13 sowie Beispiele für Entscheidungen, die waghalsig wirkten und dennoch zum Erfolg führten, etwa die Landemethode des Perseverance Rover.
  • Es wird die Erfahrung geteilt, dass die eigenen Kinder beim SpaceX-Logo wohl dieselbe Begeisterung empfinden werden; beschrieben wird der Wandel der Raumfahrt-Helden über Generationen hinweg (Mondlandung, Space Shuttle, SpaceX). Wenn das Kind über Raketen oder Züge der Zukunft spreche, empfinde man großen Stolz und Sinn; Elon Musk wird dafür gelobt, Forschergeist und Staunen kraftvoll vorzuleben, und auch wenn man nicht allem zustimme, hoffe man, dass er ein Held der Kinder bleibt. Zufriedenheit mit der Verbindung: „Wie eine Elon-Musk-Rakete, Papa, das will ich auch machen.“
  • Es wird betont, dass Voyager bald die Distanz von „einem Lichttag“ (etwa 160 Millionen km) überschreiten werde; das klinge wie aus einem Science-Fiction-Film, sei aber Realität und erneut ein Gänsehautmoment.
• Bewunderung dafür, dass NASA mit erstaunlicher Ingenieurskunst die Krise überwunden hat; zugleich der ehrliche Eindruck, dass Nachrichten der Art „NASA überwindet mit abenteuerlichem Hack erneut ein kaputtes System von Voyager 1 oder 2“ in letzter Zeit immer häufiger auftauchen, was sich natürlich wie ein Zeichen anfühlt, dass sich das Ende der Lebensdauer nähert.
  • Die Meinung, dass angesichts drohender Budgetkürzungen bei der NASA die Tendenz besteht, solche erstaunlichen Geschichten besonders hervorzuheben.
• Voyager 1 wird als perfektes Beispiel genannt, an dem sich Programmierer beim Entwurf langfristiger kritischer Systeme orientieren sollten; hervorgehoben wird, wie beeindruckend es ist, dass nicht mit den neuesten Frameworks, sondern mit einfacher Logik und nur eingeschränkter Möglichkeit zu Korrekturen aus 15,6 Milliarden Meilen Entfernung die Mission weitergeführt wird.