NASA belebt Voyager 1 mit einer riskanten Thruster-Reparatur in letzter Minute wieder

• NASA JPL hat im März 2025 bei Voyager 1, gestartet 1977 und seit über 40 Jahren länger im Einsatz als ursprünglich geplant, die primären Roll-Thruster wiederbelebt, die seit 2004 als ausgefallen galten
• Diese Thruster richten die Sonde anhand eines Leitsterns aus, damit die High-Gain-Antenne auf die Erde zeigt; die Sonde ist derzeit 15,6 Milliarden Meilen, also mehr als rund 25 Milliarden km, von der Erde entfernt
• Die genutzten Backup-Roll-Thruster könnten wegen Ablagerungen in den Treibstoffleitungen bereits im Herbst 2025 ausfallen, wodurch Lageregelung und Kommunikation selbst gefährdet waren
• Die einzige Antenne, die stark genug ist, um Befehle von der Erde zu senden, die australische 70-m-Schüssel DSS-43, wird bis Februar 2026 aufgerüstet und ist nur im August und Dezember 2025 kurz verfügbar
• Hätten die Thruster bei ausgeschalteten Heizungen automatisch gezündet, hätte es zu einer kleinen Explosion kommen können; das nach über 23 Stunden eintreffende Rücksignal bestätigte jedoch die Wiederherstellung der Heizungen und den Erfolg der Aktion

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Wiederherstellung von Thrusters, die über 20 Jahre lang als tot galten

• Das NASA Jet Propulsion Laboratory schloss im März 2025 die Wiederherstellung der primären Roll-Thruster von Voyager 1 ab
• Ziel der Wiederherstellung waren die primären Roll-Thruster von Voyager 1
  • Sie werden verwendet, um das Raumfahrzeug an einem Leitstern auszurichten
  • Dieser Leitstern dient als Referenz, damit die High-Gain-Antenne auf die Erde gerichtet bleibt
• Voyager 1 ist 15,6 Milliarden Meilen, also mehr als rund 25 Milliarden km, von der Erde entfernt und befindet sich außerhalb der Reichweite jedes Teleskops

Druck durch Backup-Thruster und begrenzte Befehlsfenster am Boden

• Die primären Roll-Thruster fielen 2004 aus, nachdem zwei interne Heizungen ihre Stromversorgung verloren hatten; Voyager-Ingenieure betrachteten sie lange als defekt und nicht reparierbar
• Die danach genutzten Backup-Roll-Thruster wurden durch Ablagerungen in den Treibstoffleitungen riskant
  • Dieses Problem könnte bereits im Herbst 2025 zu einem Ausfall führen
  • Ohne Roll-Thruster kann Voyager 1 die korrekte Ausrichtung nicht halten und schließlich aus dem Kommunikationsbereich driften
• Die einzige Antenne auf der Erde, die stark genug ist, um Befehle an die Voyager-Sonden zu senden, ist die australische DSS-43-Schüssel
  • Ihr Durchmesser beträgt 230 Fuß, rund 70 m
  • Sie ist wegen eines Upgrades bis Februar 2026 außer Betrieb
  • Nur im August und Dezember 2025 gibt es kurze Betriebsfenster
• Andere Bodenantennen können Daten von Voyager empfangen, doch Möglichkeiten zur Befehlsübertragung sind auf diese Betriebsfenster beschränkt

Ein Verfahren mit dem Risiko einer kleinen Explosion

• Das Team prüfte die 2004 ausgefallenen primären Roll-Thruster erneut und hielt zwei Möglichkeiten offen
  • Die Heizungen könnten tatsächlich nicht defekt gewesen sein
  • Eine Störung im Schaltkreis könnte den Stromschalter umgelegt haben; würde man dies rückgängig machen, könnten die Thruster wieder online gehen
• Das Verfahren bestand darin, die Stromversorgung der Heizungen der primären Roll-Thruster wiederherzustellen und Voyager 1 dann weit genug vom Leitstern abdriften zu lassen
  • Die Bordssysteme des Raumfahrzeugs zünden automatisch Thruster zur Kurskorrektur, wenn sie eine Drift der Lage erkennen
• Wenn die ruhenden Thruster automatisch gezündet hätten, während die Heizungen weiterhin ausgeschaltet waren, hätte es zu einer kleinen Explosion kommen können
• Da ein Funksignal von Voyager 1 zur Erde mehr als 23 Stunden braucht, konnte das Team fast einen Tag lang nicht wissen, wie das Ergebnis ausfiel

Erfolgssignal und anhaltende Alterungsprobleme

• Als das Rücksignal eintraf, bestätigte das Voyager-Team ein Signal, dass die Thruster-Heizungen wieder online waren; der Versuch war erfolgreich
• Todd Barber, Leiter des Voyager-Missionsantriebs, sagte, die Einschätzung, die Thruster seien tot, sei berechtigt gewesen, doch ein Ingenieur habe an eine andere mögliche Ursache und eine Reparaturmöglichkeit gedacht
• Voyager 1 war auch kürzlich wiederhergestellt worden, nachdem sie monatelang statt nutzbarer Daten bedeutungslose Daten gesendet hatte
• Wegen sinkender Leistung und Systemausfällen mussten beide Voyager-Sonden wissenschaftliche Instrumente abschalten
  • Voyager 1 hatte auch zuvor bereits Thruster-Probleme
  • Dennoch ist die Sonde am Rand des interstellaren Raums weiter in Betrieb

Das am weitesten entfernte künstliche Objekt ist noch nicht am Ende

• Voyager 1 und Voyager 2 sind derzeit die am weitesten entfernten künstlichen Objekte
• Beide Raumfahrzeuge werden eines Tages schließlich dunkel werden, und damit wird sich auch das fernste Beobachtungsfenster in den Raum außerhalb des Sonnensystems schließen
• Durch diese Wiederherstellung kann Voyager 1 vorerst weiter betrieben werden

[GN⁺]

Meinungen auf Hacker News

• It's Quieter in the Twilight ist ein Film aus dem Jahr 2022 über die beteiligten Ingenieure.
  Trailer: https://www.youtube.com/watch?v=8vJT8AW0wYw , kostenlos mit Werbung: https://www.youtube.com/watch?v=RIP1p5gAoak

  • Ein Teil dieses hervorragenden Films behandelt, wie die 70-Meter-Antenne des Deep Space Network in Canberra, Australien, für mehrere Monate außer Betrieb genommen wurde.
    Zufälligerweise erklärt auch die neue JPL-Pressemitteilung zu den Voyager-1-Triebwerken, dass dieselbe Antenne von Mai 2025 bis Februar 2026 erneut für längere Zeit wegen weiterer Upgrades außer Betrieb sein wird. Sie ist die einzige Antenne, die an Voyager 2 senden kann, die nach dem Neptune-Flyby südlich der Ekliptikebene weiterflog. Die DSN-Stationen in Spanien und Kalifornien können weiterhin an Voyager 1 senden, die nach dem Saturn-Flyby nördlich der Ekliptikebene weiterflog. Todd Barber, der im Artikel von The Register und in der JPL-Pressemitteilung zitiert wird, kommt ebenfalls im Film vor.

• Ich kann mir kaum vorstellen, wie befriedigend es sein muss, ein paar Stunden nach dem Senden dieses Fixes die Bestätigung des Erfolgs zu bekommen.
  Diesem Kick jagt man vermutlich den Rest seiner Karriere hinterher.

  • Natürlich ist die Tragweite viel kleiner, aber Fernschach wäre vielleicht eine Empfehlung wert.
    Man lebt dann ständig mit dem Gedanken, ob das frühere Ich ein Genie oder ein Idiot war.
  • Inzwischen sind wir im Bereich von mehreren Tagen Wartezeit.
    Mehr als ein Tag hin, und noch einmal so viel zurück. Die Freude bei Erfolg muss wirklich großartig sein, aber 48 Stunden lang nervös herumzusitzen, stelle ich mir schwierig vor.
  • Dass es funktioniert hat, ist natürlich ein großartiges Ergebnis. Aber die von JPL genannte Alternative, „eine kleine Explosion auszulösen“, wäre auch interessant gewesen.
    Eine Art Ende zwischen Feuer und Eis. https://www.poetryfoundation.org/poems/44263/fire-and-ice
  • Wenn es schiefgeht, ist man für immer die Person, die Voyager I gebrickt hat.
    Stell dir den Druck vor, bevor man diesen Commit abschickt.
  • Man greift buchstäblich über Milliarden von Meilen hinweg und belebt etwas wieder, von dem alle dachten, es sei am Ende.

• „Die derzeit verwendeten Reserve-Rolltriebwerke sind durch Rückstände in den Treibstoffleitungen riskant geworden“ – das, was diese Sonde durchmacht, fühlt sich so sehr nach einer menschlichen Erfahrung an.

• Falls sich jemand gefragt hat, woher Rückstände in einem hypergolischen Treibstoffsystem kommen: Die Antwort ist SiO2 (Siliciumdioxid/Silika) aus gealterten Gummiteilen.
  „Nach 47 Jahren sind die Treibstoffleitungen in den Triebwerken durch Siliciumdioxid verstopft. Das scheint ein Nebenprodukt der alternden Gummidiaphragmen in den Treibstofftanks der Raumsonde zu sein.“
  ┕ https://science.nasa.gov/missions/voyager-program/voyager-1/...
  Es gab auch einen HN-Kommentar, der ein passendes NTRS-Dokument gefunden hatte. „Mit Heliumdruck wird im Tank ein Gummiballon mit Teflon aufgeblasen, der den Hydrazin-(N2H4)-Treibstoff aus dem kugelförmigen Ti-Tank drückt. Offenbar war N2H4 stark genug, sogar diese Materialien aus dem Raumfahrtzeitalter altern zu lassen.“
  https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19810001583/downloads/19...
  ┕ https://news.ycombinator.com/item?id=41525267

• Ich freue mich auf den Tag im 23. Jahrhundert, an dem V’Ger zurückkehrt und von seiner Reise erzählt.
  https://en.m.wikipedia.org/wiki/Star_Trek:_The_Motion_Pictur...

• Es ist erstaunlich, dass man über einen extrem schmalbandigen Link mit 50 Jahre alter Technik, stundenlangen Verzögerungen und ohne physischen Zugriff ein Funk-Update durchführt, ohne den Link dauerhaft zu verlieren oder das Gerät zu bricken.
  Ich habe nach dem Viking Computer Command Subsystem (CCS) gesucht, aber es gibt kaum öffentliche Dokumentation.

  • Im Weltraum gibt es keine Luft, also ist es kein Over-the-Air-Update, sondern ein Update durch die Leere?
  • Es ging nicht immer gut. Mars Global Surveyor wurde durch ein fehlerhaftes Update gebrickt.

• Solche Momente erinnern mich genau daran, warum ich Gänsehaut auf den Armen bekomme, wenn ich das NASA-Logo sehe.
  Es ist nicht einfach nur Wissenschaft, sondern eine inspirierende, unglaubliche menschliche Leistung. Großartige Arbeit des NASA-Teams.

  • Jahrzehnte menschlicher Neugier, Ausdauer und Kreativität stecken in einem kleinen Raumschiff, das uns immer noch vom Rand des Sonnensystems zuflüstert.
  • Noch ein Gänsehautmoment: Voyager ist bald einen Lichttag entfernt.
    Das klingt komplett nach Science-Fiction, ist aber real.
  • Ehrlich gesagt ist es irre, wie viele NASA-Erfolgsgeschichten es mit absurd geringen Erfolgschancen gibt und wie vergleichsweise wenige Geschichten à la „durch einen dummen Fehler ist alles explodiert“.
    Auf eine Geschichte wie den Climate Orbiter, bei dem „beim Wechsel zwischen metrischen und imperialen Einheiten ein Fehler passierte“, kommen drei wundersame Geschichten wie die, in der die Apollo-13-Crew mit einem viereckigen Teil in einem runden Loch wieder atmen konnte. Natürlich gibt es auch Fälle wie Apollo 1, also „Menschen und Kabel in eine unter Druck stehende Dose mit reinem Sauerstoff stecken“, aber ebenso gibt es den Perseverance Rover: „Wir bauen einen raketengetriebenen, schwebenden Kran, der einen Ein-Tonnen-Rover an Seilen sanft auf den Boden absetzt.“
  • NASA ist eine hervorragende PR-Firma. Die wahren Helden sind meiner Ansicht nach CalTech-JPL, Arizona State und die anderen Institutionen, denen NASA ihr Logo aufklebt.
  • Meine Kinder werden vermutlich ähnlich auf das SpaceX-Logo reagieren.
    Ich bin mit Starts des Space Shuttle aufgewachsen, mein Vater mit der Mondlandung, und jetzt sehen meine Kinder, wie diese Grenze weiter verschoben wird. Zu sehen, wie der Turm eine SpaceX-Rakete auffängt, war wirklich großartig, und die Kinder waren voller Staunen. Auch als sie ein Auto mit einer Puppe, die Musik abspielt, ins All geschickt haben, waren die Kinder völlig begeistert. Man fragt sich, wer so etwas macht, aber für Kinder ist es pure Inspiration. Ich glaube, die nächste Ingenieursgeneration wird ihn als Helden sehen. Ich denke, Musk hat dieses jungenhafte Staunen über den Weltraum nicht verloren. Nicht einmal gewaltiger Reichtum konnte ihm das nehmen. Ich bin sehr dankbar, dass er für meine Kinder ein Vorbild ist. Gibt es Dinge, denen ich nicht zustimme? Ja. Aber er hat auf meine Kinder einen sehr positiven, Möglichkeiten eröffnenden Einfluss, und ich möchte ihre Helden nicht niederreißen. Es ist wirklich erfüllend, wenn ein Kind sagt: „Papa, darf ich dir meinen Plan für einen Zug zeigen?“ und diese Neugier und dieses Staunen mit „wie Elon Musks Raketen, Papa“ verbindet.

• Es ist erstaunlich, dass wir noch immer mit etwas kommunizieren, das 1977 gestartet wurde, dass es weiterhin Wissenschaft betreibt und auf Befehle reagiert.
  Selbst wenn man 23 Stunden warten muss, um zu prüfen, ob alles geklappt hat.

  • „23 Stunden, um zu prüfen, ob alles geklappt hat“ – schneller als mein letztes Offshore-Outsourcing-Team.
  • Wenn man Glück hat, sind es 46 Stunden.
    Es dauert 23 Stunden, bis der Befehl die Sonde erreicht, und weitere 23 Stunden, bis die Antwort der Sonde die Erde erreicht. „Wenn man Glück hat“ deshalb, weil das Voyager-Projekt beim Deep Space Network um Antennenzeit mit anderen Projekten konkurrieren muss. Wenn man nicht zwei Slots im Abstand von 46 Stunden bekommt, ist man auf verzögerte Telemetrie angewiesen, um zu bestätigen, dass der Befehl empfangen und erfolgreich verarbeitet wurde.

• Ich hatte für diesen Sommer ein Praktikumsangebot beim JPL Deep Space Network, habe es aber abgelehnt, weil ich meinen Master-/Graduiertenabschluss fertig machen muss.
  Ich wünschte, ich wäre dort gewesen, während das passiert ist. Hoffentlich habe ich wieder Glück, aber die Finanzierungslage ist derzeit nicht gut.

• Ich weiß, was wir tun müssen: Wir müssen die Person finden, die dieses Triebwerkssystem entworfen hat, sie öffentlich ausschimpfen, um Katharsis zu erreichen, und ihr vorwerfen, nicht zukunftssicher geplant zu haben …