NASA schaltet Instrument auf Voyager 1 ab, um den Betrieb aufrechtzuerhalten

• In einer Situation mit immer gravierenderem Strommangel wurde der Befehl zum Abschalten des Instruments zur Beobachtung niederenergetischer geladener Teilchen LECP auf Voyager 1 gesendet.
• LECP war seit dem Start im Jahr 1977 fast 49 Jahre lang ohne Unterbrechung in Betrieb und sammelte Daten zum interstellar medium außerhalb der Heliosphäre sowie zu cosmic rays.
• Während eines planmäßigen Rollmanövers am 27. Februar kam es zu einem unerwarteten Leistungsabfall; es wurde entschieden, zuerst wissenschaftliche Instrumente abzuschalten, bevor das automatische Schutzsystem eingreifen musste.
• Auf Voyager 1 arbeiten derzeit weiterhin zwei Instrumente: ein Empfänger für plasma waves und ein Messgerät für magnetic fields; sie senden Daten aus einem Raum, den kein anderes künstliches Raumfahrzeug erforscht hat.
• Durch die Abschaltung von LECP wird voraussichtlich etwa ein Jahr zusätzlicher Spielraum gewonnen; anschließend soll über den größeren Stromsparplan Big Bang die Missionsdauer verlängert und eine mögliche Reaktivierung von LECP ermöglicht werden.

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Stromsparmaßnahmen bei Voyager 1

• Der Befehl zum Abschalten des Low-energy Charged Particles experiment (LECP) auf Voyager 1 wurde gesendet, um den weiteren Betrieb der Sonde zu sichern.
  • Am 17. April übermittelten JPL-Ingenieure in Southern California den entsprechenden Befehl.
  • Angesichts der sinkenden verfügbaren Leistung der Sonde mit nuklearer Energieversorgung wurde die Abschaltung von LECP als die sinnvollste Option bewertet.
• LECP ist ein Instrument, das seit dem Start von Voyager 1 im Jahr 1977 fast 49 Jahre lang ohne Unterbrechung betrieben wurde und niederenergetische geladene Teilchen misst.
  • Gemessen werden Ionen, Elektronen sowie cosmic rays kosmischen und galaktischen Ursprungs.
  • Es lieferte Schlüsseldaten zur Struktur des interstellar medium im Raum außerhalb der Heliosphäre.
  • Es erkannte Druckfronten und Bereiche mit veränderter Teilchendichte.
  • Nur die beiden Voyager-Sonden sind weit genug von der Erde entfernt, um solche Informationen zu liefern.
• Voyager 1 und Voyager 2 verwenden beide einen radioisotope thermoelectric generator.
  • Dabei wird die Wärme aus zerfallendem Plutonium in elektrische Energie umgewandelt.
  • Beide Sonden verlieren pro Jahr etwa 4 Watt Leistung.
  • Nach fast einem halben Jahrhundert im All sind die Leistungsreserven äußerst knapp geworden.
  • Deshalb müssen Heizungen und Instrumente abgeschaltet werden, um Energie zu sparen.
  • Gleichzeitig muss eine Temperatur gehalten werden, bei der die Treibstoffleitungen nicht einfrieren.

Unerwarteter Leistungsabfall und Handlungsbedarf

• Während eines regulär geplanten Rollmanövers am 27. Februar fiel das Leistungsniveau von Voyager 1 unerwartet ab.
  • Bei weiterem Leistungsabfall könnte das undervoltage fault protection system der Sonde ausgelöst werden.
  • Dieses Schutzsystem schaltet Komponenten automatisch ab, um die Sonde zu schützen.
• Wenn das Schutzsystem eingreift, ist eine Wiederherstellung durch das Flugteam erforderlich.
  • Diese Wiederherstellung dauert lange.
  • Zudem ist sie selbst mit Risiken verbunden.
• Deshalb war ein Eingreifen vor der automatischen Schutzreaktion erforderlich.
  • Die Abschaltung wissenschaftlicher Instrumente ist zwar nicht die bevorzugte Wahl, wurde aber als beste verfügbare Option angesehen.
  • Auf Voyager 1 bleiben weiterhin zwei wissenschaftliche Instrumente in Betrieb.
  • Eines ist ein Empfänger für plasma waves.
  • Das andere ist ein Messgerät für magnetic fields.
  • Beide Instrumente arbeiten normal und senden weiterhin Daten aus einem Raum, den kein anderes künstliches Raumfahrzeug erkundet hat.

Reihenfolge der Abschaltungen und Ausführungsplan

• Die Entscheidung, welches Instrument als Nächstes abgeschaltet wird, basiert nicht auf einer spontanen Entscheidung, sondern auf einer zuvor vereinbarten Reihenfolge.
  • Das Wissenschafts- und das Engineering-Team der Voyager-Mission hatten sich bereits vor Jahren gemeinsam auf die Reihenfolge der Abschaltung von Komponenten geeinigt.
  • Die Reihenfolge wurde so festgelegt, dass die einzigartigen wissenschaftlichen Leistungen der Mission möglichst erhalten bleiben.
• Jede Sonde trägt dieselben 10 Instrumente an Bord.
  • Bislang wurden bei jeder Sonde 7 dieser Instrumente abgeschaltet.
  • Bei Voyager 1 war LECP als Nächstes an der Reihe.
  • Das LECP von Voyager 2 wurde im März 2025 abgeschaltet.
• Voyager 1 befindet sich mehr als 15 Milliarden Meilen (25 Milliarden Kilometer) von der Erde entfernt.
  • Es dauert etwa 23 Stunden, bis die Befehlssequenz zum Abschalten die Sonde erreicht.
  • Der Abschaltvorgang selbst dauert etwa 3 Stunden und 15 Minuten.
• Einige Komponenten von LECP bleiben weiterhin eingeschaltet.
  • Der kleine Motor, der die Sensoren kreisförmig dreht und so in alle Richtungen scannt, bleibt aktiv.
  • Dieser Motor verbraucht 0,5 Watt.
  • Aufgrund des geringen Stromverbrauchs ist seine Aufrechterhaltung wenig belastend.
  • Das erhöht die Wahrscheinlichkeit, das Instrument später wieder einschalten zu können, falls zusätzliche Leistung verfügbar wird.

Nächste Schritte und der Big-Bang-Plan

• Durch die Abschaltung von LECP wird für Voyager 1 voraussichtlich etwa ein Jahr zusätzlicher Spielraum gewonnen.
  • In dieser Zeit werden größere Stromsparmaßnahmen vorbereitet, die auf beide Voyager-Sonden angewendet werden sollen.
• Diese Maßnahme trägt den Namen „the Big Bang“.
  • Der Plan wurde entwickelt, um die Betriebsdauer der Voyager-Mission weiter zu verlängern.
  • Dabei werden Bündel stromverbrauchender Geräte auf einmal umgestellt.
  • Der Beiname stammt daher, dass mehrere Geräte gleichzeitig verändert werden.
  • Einige Geräte werden abgeschaltet und durch Alternativen mit geringerem Stromverbrauch ersetzt, um die Temperatur der Sonde zu erhalten.
  • Ziel ist es, eine Temperatur zu sichern, bei der weiterhin wissenschaftliche Daten gesammelt werden können.
• Big Bang soll zunächst bei Voyager 2 angewendet werden.
  • Voyager 2 hat noch etwas mehr Leistungsreserve.
  • Da sie der Erde näher ist, ist sie das sicherere Testobjekt.
  • Der Test ist für Mai und Juni 2026 geplant.
  • Wenn der Test gut verläuft, soll dieselbe Maßnahme bei Voyager 1 nach Juli versucht werden.
  • Bei erfolgreicher Umsetzung besteht die Möglichkeit, LECP auf Voyager 1 wieder zu aktivieren.

[GN⁺]

Hacker-News-Kommentare

• 2018 hatte ich die Ehre, an der Caltech einen Kurs von Ed Stone zu besuchen. Am 1. November erzählte er uns voller Begeisterung das „Geheimnis“, dass Voyager 2 den interstellaren Raum erreicht hatte, und zeigte uns sogar die echten Daten, die das belegten. Bis zur Pressemitteilung am Montag, dem 5. November, mussten wir es allerdings geheim halten. Es war etwas ganz Besonderes, die Leidenschaft aus nächster Nähe zu sehen, die er fast 50 Jahre lang in das Projekt gesteckt hatte, und ich hatte großes Glück, diese Geschichte direkt von ihm zu hören. RIP professor

  • Ich will den erstaunlichen Erfolg von Voyager überhaupt nicht schmälern, und ich erinnere mich auch daran, einen Vortrag eines JPL-Ingenieurs gehört zu haben, der an den entsprechenden Instrumenten gearbeitet hat. Aber die Ankündigung zu "interstellar space" fühlte sich in der PR irgendwann ziemlich ausgeschlachtet an. Eine Zeit lang wirkte es, als käme jeden Monat ein ähnlicher Artikel, und es war schade, dass zu wenig erklärt wurde, was sich gegenüber den vorherigen Ankündigungen eigentlich geändert hatte

• Was mich bis heute nervt, ist, dass es abgesehen von New Horizons faktisch keine wirklich funktionierenden Deep-Space-Sonden mehr gibt. Dass eine Sonde, die 2006 gestartet wurde, in fast 50 Jahren die einzige zusätzlich hinzugekommene noch betriebene Deep-Space-Sonde ist, wirkt ehrlich gesagt ziemlich peinlich. Weltraumteleskope sind schön und gut, aber es sieht inzwischen so aus, als hätte man abgesehen von hochmodernen Prestigeprojekten zum Vorzeigen alles andere aufgegeben. Ich hatte Hoffnungen in Pläne wie Breakthrough Starshot gesetzt, aber auch das scheint inzwischen eingeschlafen zu sein

  • Es ist schon erstaunlich, sich klarzumachen, dass eine zweite New Horizons, wenn man sie zum Pluto-Flyby gestartet hätte, inzwischen auch schon an Pluto vorbei wäre. Daran merkt man erst, wie viel Zeit seit diesem Flyby vergangen ist. Beeindruckend war auch, dass einer der Programmmanager im Podcast The Moth erzählt hat, wie panisch die Lage war, als New Horizons wenige Tage vor dem Flyby neu startete. Vom Start am 19. Januar 2006 bis zum nahen Vorbeiflug an Pluto am 14. Juli 2015 vergingen 3.463 Tage, und vom 14. Juli 2015 bis zum 19. April 2026 sind es 3.932 Tage — diese Zahlen machen den Zeitverlauf noch greifbarer
  • Ich frage mich, was wir dort draußen überhaupt noch sehen wollen. Mit heutiger Technik erreichen wir wahrscheinlich nicht einmal interessante Ziele innerhalb einer menschlichen Lebensspanne. Um Pluto noch zu unseren Lebzeiten zu erreichen, musste New Horizons so schnell sein, dass am Ende nur ein kurzer Flyby möglich war. Wenn man überhaupt noch etwas Spannendes suchen will, dann vielleicht in der Nähe der Oortschen Wolke, aber selbst das erscheint eher unwahrscheinlich
  • Ein großer Teil des Problems ist meiner Meinung nach, dass die von Voyager genutzte Gravitationshilfe-(slingshot)-Bahn praktisch das Maximum war und dass sich solche Gelegenheiten nur als seltenes Ereignis einmal pro mehrere Generationen ergeben. Das heißt, selbst wenn man heute eine neue Deep-Space-Sonde optimal startet, bleibt sie am Ende doch ziemlich langsam
  • Soweit ich gelesen habe, gab es beim Start von Voyager extrem seltene Bedingungen, die Gravitationsmanövern enorme Vorteile verschafft haben. Ich erinnere mich nicht an den genauen Zyklus, aber ich meine, gehört zu haben, dass so etwas vielleicht nur alle paar hundert Jahre vorkommt
  • Voyager hat enorm von der planetaren Ausrichtung profitiert

• Ich würde wirklich gern besser verstehen, wie ein Gerät, das im Jahr vor meiner Geburt gestartet wurde, bis heute so weitgehende flexible Rekonfiguration und diesen Betrieb ermöglicht. Schon der Mikrocontroller auf meinem Schreibtisch startet oft neu, wenn ich den Code aktualisiere, aber Voyager konfiguriert bei 23 Stunden Verzögerung Strompfade um und führt praktisch so etwas wie einen "big bang"-Reset aus — das sprengt mir den Kopf. Und dann hört man auch noch, dass wohl noch Treibstoff für weitere 10 Jahre da ist

  • Ich glaube, NASA hat viele Dinge pionierhaft entwickelt, die zur Grundlage moderner critical computer systems geworden sind. Das Voyager-System ist wirklich robust, und soweit ich weiß, kann man neue Assembler-Befehle direkt hochladen, in den Speicher schreiben und neuen Code mit einem warm reboot ausführen, ohne die Stromversorgung vollständig zu unterbrechen. Die Software wurde so entworfen, dass sie sich leicht korrigieren lässt, und die Weitsicht, mit der Redundanz und Notfallsysteme in mehreren Schichten eingebaut wurden, ist beeindruckend. Trotzdem ist der Druck auf die Menschen, die solchen Code hochladen, kaum vorstellbar. Selbst mit Simulatoren und monatelangen Tests bleibt es beängstigend, Befehle zu senden, die im schlimmsten Fall die Sonde unbrauchbar machen könnten
  • Vor ein paar Jahren fiel im flight data computer von Voyager 1 ein Speicherchip aus, und ein Vortrag, der erklärt, wie das Team das behoben hat, war wirklich faszinierend. Dort werden die Computerarchitektur und sogar Assembler-Routinen direkt gezeigt. Besonders überwältigend waren die Hindernisse: Vom Sourcecode der Flugsoftware gab es nur ein per OCR erfasstes Microsoft-Word-Dokument mit Tippfehlern, und der Prozessor nutzte einen JPL-spezifischen Voyager-Befehlssatz, dessen Dokumentation ebenfalls unvollständig war. Die Leute, die die ursprüngliche Flugsoftware geschrieben hatten, waren alle bereits verstorben, und es gab keinen assembler, debugger, simulator. Es gab nicht einmal ein Testbed — die einzigen beiden echten FDS-Prozessoren befanden sich im All
  • Auch ein microcontroller auf dem Schreibtisch kann seinen eigenen Flash-Speicher während des Betriebs aktualisieren, meist über einen eingebauten oder benutzerdefinierten Bootloader. Deshalb sehe ich keinen Grund, sicher anzunehmen, dass Voyager tatsächlich „ohne Neustart“ läuft
  • Mit genügend Motivation und Aufwand kann man auch einen self-updating microcontroller bauen. Wenn man es wirklich will, kann man vermutlich auch Firmware schreiben, die so robust, zuverlässig und flexibel ist wie bei Voyager. In der Realität ist nur der Preis dafür meist so hoch und der Aufwand so groß, dass er praktisch nicht zu rechtfertigen ist

• Wenn die Voyager-Sonden eines Tages völlig verstummen, wird das viele Menschen emotional ziemlich mitnehmen. Es sind wirklich erhabene Maschinen

  • Ich hoffe, ich erlebe diesen Tag nicht

• Ich habe mich gefragt, ob Voyager 1 in den letzten Jahren wissenschaftlich noch aussagekräftige Daten liefert. Ich finde es großartig, wie sehr man sich bemüht, sie am Leben zu halten, aber ich habe mich schon gefragt, ob die Mission nicht im Grunde längst beendet ist

  • Wie auch im Artikel steht, gibt es auf Voyager 1 noch zwei funktionierende wissenschaftliche Instrumente. Eines lauscht Plasmawellen, das andere misst Magnetfelder. Beide arbeiten noch gut und schicken weiterhin Daten aus einer Region, die noch kein anderes von Menschen gebautes Raumfahrzeug erreicht hat. Deshalb konzentriert sich das Team auch darauf, beide Voyager-Sonden so lange wie möglich in Betrieb zu halten
  • Zum Beispiel kann man in Materialien wie diesem JPL-Beitrag von 2021 nachsehen, um die Bedeutung der jüngeren Daten zu verstehen
  • Ich kann die Dokumentation It's Quieter in the Twilight wirklich empfehlen. Sie begleitet das Flugteam, das Voyager betreibt, und zeigt ziemlich tiefgehend, was sie genau tun und was Voyager heute eigentlich noch macht

• Ich hoffe, die Voyager-Sonden halten noch länger durch. Wir sind an die Erde gebunden, aber der Gedanke, dass diese Sonden weiterhin die Grenzen des menschlichen Weltraumabenteuers verschieben, ist zugleich faszinierend und auf seltsame Weise tröstlich

• Ich habe mich gefragt, ob es irgendwo eine vollständige Liste aller Systeme und Experimente gibt, die auf beiden Sonden noch leben. Ich würde gern genauer sehen, welche Daten aktuell gesammelt und übertragen werden

  • Dafür gibt es die NASA-Seite zu den Voyager-Instrumenten

• Falls jemand mehr Kontext braucht: Ich möchte das wirklich hervorragende Paper empfehlen, in dem ein JPL-Ingenieur den Voyager-Missionsstatus mit Stand 2016 zusammenfasst. Es gibt einen guten Überblick darüber, was die einzelnen Voyager-Instrumente tun und welche Maßnahmen das Team ergriffen hat, um die Mission fortzuführen. Außerdem kann ich die Dokumentation It's Quieter in the Twilight sehr empfehlen. Sie beleuchtet das gesamte Voyager-Team und die Bemühungen, das Programm am Leben zu halten, auf großartige Weise

• Als ich im Artikel den Satz über das „regelmäßige geplante Rollmanöver am 27. Februar“ las, war ich wirklich erstaunt, dass nicht nur die Elektronik, sondern sogar noch mechanische Bauteile funktionieren

  • Besonders erstaunlich ist die Tatsache, dass zur Aufzeichnung der Beobachtungsdaten und zum Senden zur Erde ein tape drive verwendet wird. Wenn man sich vorstellt, dass nach 48 Jahren noch immer eine Bandspule und ein Antriebsriemen zuverlässig funktionieren, ist das einfach ehrfurchtgebietend
  • Es gibt ziemlich viele Maschinen aus dieser Zeit oder sogar noch ältere, die bis heute laufen, daher finde ich es gar nicht einmal so völlig überraschend, dass diese von Anfang an speziell für die Raumfahrt konstruierten Sonden noch immer funktionieren

• Diese Geschichte erinnerte mich an "The Suit" von Bad Space Comics