Un concetto artistico raffigura una delle sonde Voyager della NASA. Le due sonde gemelle sono state lanciate nel 1977. Gli oggetti umani più lontani potranno raccogliere dati scientifici ancora più lontano, grazie a queste misure di risparmio energetico. Gli ingegneri della missione presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California hanno spento l’esperimento del sottosistema di raggi cosmici a bordo di Voyager 1 il 25 febbraio e spegneranno lo strumento di particelle cariche a bassa energia di Voyager 2 il 24 marzo. Tre strumenti scientifici continueranno a funzionare su ciascuna sonda. Le mosse fanno parte di uno sforzo continuo per gestire la fornitura di energia gradualmente decrescente delle sonde gemelle.
Lanciati nel 1977, i Voyager 1 e 2 si affidano a un sistema di alimentazione a radioisotopi che genera elettricità dal calore del plutonio in decadimento. Entrambi perdono circa 4 watt di potenza ogni anno. “I Voyager sono stati delle rock star dello spazio profondo sin dal lancio, e vogliamo che rimangano tali il più a lungo possibile,” ha detto Suzanne Dodd, responsabile del progetto Voyager presso JPL. “Ma l’energia elettrica sta diminuendo. Se non spegniamo uno strumento su ciascun Voyager ora, probabilmente avrebbero solo pochi mesi di energia prima che dovremmo dichiarare la fine della missione.”
Le due sonde trasportano set identici di 10 strumenti scientifici. Alcuni degli strumenti, progettati per raccogliere dati durante i sorvoli planetari, sono stati spenti dopo che entrambe le sonde hanno completato la loro esplorazione dei giganti gassosi del sistema solare. Gli strumenti che sono rimasti accesi ben oltre l’ultimo sorvolo planetario sono quelli che il team scientifico ha considerato importanti per studiare l’eliosfera del sistema solare, una bolla protettiva di vento solare e campi magnetici creata dal Sole, e lo spazio interstellare, la regione al di fuori dell’eliosfera. Voyager 1 ha raggiunto il bordo dell’eliosfera e l’inizio dello spazio interstellare nel 2012; Voyager 2 ha raggiunto il confine nel 2018. Nessun’altra sonda umana ha operato nello spazio interstellare.
Lo scorso ottobre, per risparmiare energia, il progetto ha spento lo strumento di scienza del plasma di Voyager 2, che misura la quantità di plasma — atomi elettricamente carichi — e la direzione in cui fluisce. Lo strumento aveva raccolto solo dati limitati negli ultimi anni a causa del suo orientamento rispetto alla direzione in cui il plasma fluisce nello spazio interstellare. Lo strumento di scienza del plasma di Voyager 1 era stato spento anni fa a causa delle prestazioni degradate.
Eredità della Scienza Interstellare
Il sottosistema di raggi cosmici che è stato spento su Voyager 1 la scorsa settimana è un insieme di tre telescopi progettati per studiare i raggi cosmici, inclusi i protoni provenienti dalla galassia e dal Sole, misurandone l’energia e il flusso. I dati di quei telescopi hanno aiutato il team scientifico di Voyager a determinare quando e dove Voyager 1 è uscito dall’eliosfera.
Programmato per la disattivazione entro la fine di questo mese, lo strumento di particelle cariche a bassa energia di Voyager 2 misura i vari ioni, elettroni e raggi cosmici provenienti dal nostro sistema solare e dalla galassia. Lo strumento è composto da due sottosistemi: il telescopio di particelle a bassa energia per misurazioni energetiche più ampie e l’analizzatore di particelle magnetosferiche a bassa energia per studi magnetosferici più mirati.
Entrambi i sistemi utilizzano una piattaforma rotante in modo che il campo visivo sia di 360 gradi, e la piattaforma è alimentata da un motore passo-passo che fornisce un impulso di 15,7 watt ogni 192 secondi. Il motore è stato testato per 500.000 passi — abbastanza per garantire un funzionamento continuo durante gli incontri della missione con Saturno, che si sono verificati nell’agosto 1980 per Voyager 2. Quando sarà disattivato su Voyager 2, il motore avrà completato più di 8,5 milioni di passi.
“Le sonde Voyager hanno superato di gran lunga la loro missione originale di studiare i pianeti esterni,” ha detto Patrick Koehn, scienziato del programma Voyager presso il quartier generale della NASA a Washington. “Ogni bit di dati aggiuntivi che abbiamo raccolto da allora non è solo una scienza bonus preziosa per l’eliofisica, ma anche una testimonianza dell’ingegneria esemplare che è stata applicata ai Voyager — iniziata quasi 50 anni fa e continuata fino ad oggi.”
Aggiunta Attraverso la Sottrazione
Gli ingegneri della missione hanno preso provvedimenti per evitare di spegnere gli strumenti scientifici il più a lungo possibile perché i dati scientifici raccolti dalle sonde gemelle Voyager sono unici. Con questi due strumenti spenti, i Voyager dovrebbero avere abbastanza energia per funzionare per circa un anno prima che il team debba spegnere un altro strumento su entrambe le sonde.
Nel frattempo, Voyager 1 continuerà a far funzionare il suo magnetometro e il sottosistema di onde al plasma. Lo strumento di particelle cariche a bassa energia della sonda funzionerà fino alla fine del 2025 ma sarà spento l’anno prossimo.
Voyager 2 continuerà a far funzionare i suoi strumenti di campo magnetico e onde al plasma per il futuro prevedibile. Il suo sottosistema di raggi cosmici è programmato per essere spento nel 2026.
Con l’implementazione di questo piano di conservazione dell’energia, gli ingegneri credono che le due sonde potrebbero avere abbastanza elettricità per continuare a funzionare con almeno uno strumento scientifico fino agli anni ’30. Ma sono anche consapevoli che i Voyager stanno affrontando lo spazio profondo da 47 anni e che sfide impreviste potrebbero accorciare quella linea temporale.
Lunga Distanza
Voyager 1 e Voyager 2 rimangono gli oggetti umani più distanti mai costruiti. Voyager 1 è a più di 15 miliardi di miglia (25 miliardi di chilometri) di distanza. Voyager 2 è a oltre 13 miliardi di miglia (21 miliardi di chilometri) dalla Terra.
In effetti, a causa di questa distanza, ci vogliono oltre 23 ore per ricevere un segnale radio dalla Terra a Voyager 1, e 19½ ore a Voyager 2.
“Ogni minuto di ogni giorno, i Voyager esplorano una regione dove nessuna sonda è mai andata prima,” ha detto Linda Spilker, scienziata del progetto Voyager presso JPL. “Ciò significa anche che ogni giorno potrebbe essere l’ultimo. Ma quel giorno potrebbe anche portare un’altra rivelazione interstellare. Quindi, stiamo facendo tutto il possibile per assicurarci che i Voyager 1 e 2 continuino il loro percorso pionieristico per il massimo tempo possibile.”