Ingenieure haben herausgefunden, warum die NASA-Sonde Voyager 1 seit fast fünf Monaten Kauderwelsch sendet, was Hoffnungen auf die Bergung des am weitesten entfernten Raumschiffs der Menschheit weckt.
Voyager 1, das etwa 15 Milliarden Meilen (24 Milliarden Kilometer) von der Erde entfernt unterwegs war, begann am 14. November damit, unlesbare Daten an Bodenkontrollgeräte zu senden. Fast vier Monate lang wusste die NASA, dass Voyager 1 noch am Leben war – es sendete weiterhin ein stetiges Signal – konnte aber nichts entziffern, was es sagte.
Ingenieure des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Kalifornien bestätigten ihre Hypothese und bestätigten, dass ein kleiner Teil des beschädigten Speichers das Problem verursachte. Die fehlerhafte Speicherbank befindet sich im Flight Data System (FDS) von Voyager 1, einem von drei Computern auf dem Raumschiff. Das FDS arbeitet neben einem zentralen Befehls- und Kontrollcomputer und einem weiteren Gerät, das die Lagekontrolle und die Ausrichtung überwacht.
Zu den FDS-Aufgaben gehört das Verpacken der wissenschaftlichen und technischen Daten von Voyager 1 zur Weiterleitung an die Erde über die Telemetriemodulationseinheit und den Funksender des Raumschiffs. Nach Angaben der NASA sind etwa 3 Prozent des FDS-Speichers beschädigt, sodass der Computer nicht mehr normal funktionieren kann.
Der Optimismus wächst
Suzanne Dodd, NASA-Projektmanagerin für die beiden Voyager-Sonden, sagte Ars im Februar, dass dies eines der schwerwiegendsten Probleme sei, mit denen die Mission jemals konfrontiert war. Das sagt etwas aus, denn Voyager 1 und 2 sind die langlebigsten Raumschiffe der NASA. Sie starteten 1977 im Abstand von 16 Tagen, und nachdem Voyager 1 an Jupiter und Saturn vorbeigeflogen ist, entfernt sie sich weiter von der Erde als jedes andere Raumschiff in der Geschichte. Voyager 2 liegt etwa 2,5 Milliarden Meilen hinter Voyager 1, obwohl die Sonden das Sonnensystem in unterschiedliche Richtungen verlassen.
Normalerweise würden Ingenieure versuchen, eine Fehlfunktion eines Raumfahrzeugs zu diagnostizieren, indem sie die zur Erde zurückgesendeten Daten analysieren. Dies war ihnen in diesem Fall nicht möglich, da Voyager 1 Datenpakete übertragen hat, die ein sich wiederholendes Muster aus Einsen und Nullen aufweisen. Dennoch identifizierte das Bodenteam von Voyager 1 das FDS als wahrscheinliche Ursache des Problems.
Das Flight Data Subsystem war eine Innovation in der Informatik, als es vor fünf Jahrzehnten entwickelt wurde. Es war der erste Computer in einem Raumschiff, der flüchtigen Speicher nutzte. Die meisten NASA-Missionen arbeiten mit Redundanz, sodass jede Voyager-Raumsonde mit zwei FDS-Computern startete. Doch das Backup-FDS auf Voyager 1 scheiterte 1982.
Aufgrund des Alters der Voyager mussten Ingenieure auf Papierdokumente, Memos und Baupläne zurückgreifen, um die Konstruktionsdetails des Raumschiffs zu verstehen. Nach monatelangem Brainstorming und Planung haben die Teams am JPL Anfang März einen Befehl per Uplink gesendet, um die Raumsonde zu veranlassen, eine Auslesung des FDS-Speichers zurückzusenden.
Der Befehl funktionierte und Voyager.1 antwortete mit einem Signal, das sich von dem Code unterschied, den die Raumsonde seit November gesendet hatte. Nach mehreren Wochen sorgfältiger Prüfung des neuen Codes konnten die Ingenieure die Speicherorte des fehlerhaften Speichers ausfindig machen.
„Das Team vermutet, dass ein einzelner Chip, der für die Speicherung eines Teils des betroffenen Teils des FDS-Speichers verantwortlich ist, nicht funktioniert“, sagte die NASA in einem am Donnerstag veröffentlichten Update. „Ingenieure können die Ursache des Problems nicht mit Sicherheit bestimmen. Zwei Möglichkeiten bestehen darin, dass der Chip von einem energiereichen Teilchen aus dem Weltraum getroffen wurde oder dass er nach 46 Jahren einfach abgenutzt ist.“
Die Entfernung von Voyager 1 von der Erde erschwert die Fehlerbehebung. Die einfache Reisezeit für ein Funksignal, um Voyager 1 von der Erde aus zu erreichen, beträgt etwa 22,5 Stunden, was bedeutet, dass die Ingenieure am Boden etwa 45 Stunden brauchen, um zu erfahren, wie das Raumschiff auf ihre Befehle reagiert.
Die NASA muss außerdem ihre größten Kommunikationsantennen nutzen, um Kontakt zu Voyager 1 aufzunehmen. Diese Antennen mit einem Durchmesser von 230 Fuß (70 Meter) werden von vielen anderen NASA-Raumfahrzeugen stark nachgefragt, sodass das Voyager-Team mit anderen Missionen konkurrieren muss, um Zeit für die Fehlerbehebung zu gewinnen . Das bedeutet, dass es einige Zeit dauern wird, bis Voyager 1 wieder in den Normalbetrieb übergeht.
„Obwohl es Wochen oder Monate dauern kann, sind die Ingenieure optimistisch, dass sie einen Weg finden können, wie das FDS ohne die unbrauchbare Speicherhardware normal funktionieren kann, was es Voyager 1 ermöglichen würde, wieder wissenschaftliche und technische Daten zu liefern“, sagte die NASA.