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Zum ersten Mal seit fünf Monaten haben NASA-Ingenieure entschlüsselbare Daten von Voyager 1 erhalten, nachdem sie eine kreative Lösung zur Behebung eines Kommunikationsproblems an Bord des am weitesten entfernten Raumschiffs der Menschheit im Kosmos entwickelt hatten.
Voyager 1 ist derzeit etwa 15 Milliarden Meilen (24 Milliarden Kilometer) entfernt, und im Alter von 46 Jahren hat die Sonde in den letzten Jahren zahlreiche Macken und Alterserscheinungen gezeigt.
Das jüngste Problem bei Voyager 1 trat erstmals im November 2023 auf, als die Telemetrie-Modulationseinheit des Flugdatensystems begann, ein nicht entzifferbares, sich wiederholendes Codemuster zu senden.
Das Flugdatensystem von Voyager 1 sammelt Informationen von den wissenschaftlichen Instrumenten des Raumfahrzeugs und bündelt sie mit technischen Daten, die seinen aktuellen Gesundheitszustand widerspiegeln. Die Missionskontrolle auf der Erde empfängt diese Daten im Binärcode oder einer Reihe von Einsen und Nullen.
Doch seit November steckte das Flugdatensystem der Voyager 1 in einer Schleife fest. Während die Sonde in den letzten Monaten weiterhin ein stabiles Funksignal an ihr Missionskontrollteam auf der Erde übermittelte, übermittelte das Signal keine verwertbaren Daten.
Das Missionsteam erhielt am 20. April die ersten kohärenten Daten über den Zustand und den Status der technischen Systeme von Voyager 1. Während das Team die Informationen noch überprüft, deutet alles, was sie bisher gesehen haben, darauf hin, dass Voyager 1 gesund ist und ordnungsgemäß funktioniert.
„Heute war ein großartiger Tag für Voyager 1“, sagte Linda Spilker, Voyager-Projektwissenschaftlerin am JPL, in einer Erklärung am Samstag. „Wir sind wieder in Kommunikation mit der Raumsonde. Und wir freuen uns darauf, wissenschaftliche Daten zurückzubekommen.“
Der Durchbruch war das Ergebnis eines cleveren Versuchs und Irrtums und der Lösung eines Rätsels, das das Team zu einem einzigen Chip führte.
Nachdem das Problem entdeckt wurde, versuchte das Missionsteam, Befehle zu senden, um das Computersystem des Raumfahrzeugs neu zu starten und mehr über die zugrunde liegende Ursache des Problems herauszufinden.
Das Team schickte am 1. März einen Befehl namens „Poke“ an Voyager 1, um das Flugdatensystem dazu zu bringen, verschiedene Softwaresequenzen auszuführen, in der Hoffnung, herauszufinden, was den Fehler verursachte.
Am 3. März bemerkte das Team, dass sich die Aktivität eines Teils des Flugdatensystems vom Rest der verstümmelten Daten abhob. Das Signal hatte zwar nicht das Format, das das Voyager-Team gewohnt ist Wenn das Flugdatensystem wie erwartet funktioniert, konnte es ein Ingenieur des Deep Space Network der NASA entschlüsseln.
Das Deep Space Network ist ein System von Funkantennen auf der Erde, die der Agentur helfen, mit den Voyager-Sonden und anderen Raumfahrzeugen zu kommunizieren, die unser Sonnensystem erforschen.
Das dekodierte Signal beinhaltete eine Auslesung des gesamten Speichers des Flugdatensystems.
Durch die Untersuchung der Anzeige ermittelte das Team die Ursache des Problems: 3 % des Speichers des Flugdatensystems sind beschädigt. Ein einzelner Chip, der für die Speicherung eines Teils des Systemspeichers verantwortlich ist, einschließlich eines Teils des Softwarecodes des Computers, funktioniert nicht richtig. Während die Ursache für den Ausfall des Chips unbekannt ist, könnte er abgenutzt sein oder von einem energiereichen Teilchen aus dem Weltraum getroffen worden sein, sagte das Team.
Der Verlust des Codes auf dem Chip führte dazu, dass die wissenschaftlichen und technischen Daten von Voyager 1 unbrauchbar wurden.
Da es keine Möglichkeit gab, den Chip zu reparieren, entschied sich das Team dafür, den betroffenen Code vom Chip an anderer Stelle im Systemspeicher zu speichern. Sie konnten zwar keinen Ort bestimmen, der groß genug war, um den gesamten Code aufzunehmen, aber sie konnten den Code in Abschnitte unterteilen und ihn an verschiedenen Stellen innerhalb der Flugdaten speichern System.
„Damit dieser Plan funktioniert, mussten sie auch diese Codeabschnitte anpassen, um beispielsweise sicherzustellen, dass sie alle als Ganzes noch funktionieren“, heißt es in einem Update der NASA. „Alle Verweise auf den Speicherort dieses Codes in anderen Teilen des (Flugdatensystem-)Speichers mussten ebenfalls aktualisiert werden.“
Nachdem die Ingenieure den für die Verpackung der technischen Daten von Voyager 1 erforderlichen Code ermittelt hatten, sendeten sie am 18. April ein Funksignal an die Sonde, um den Code an eine neue Stelle im Systemspeicher zu verschieben.
Angesichts der enormen Entfernung von Voyager 1 von der Erde dauert es etwa 22,5 Stunden, bis ein Funksignal die Sonde erreicht, und weitere 22,5 Stunden, bis ein Antwortsignal der Raumsonde die Erde erreicht.
Am 20. April erhielt das Team die Antwort von Voyager 1, die besagte, dass die clevere Codeänderung funktioniert hatte und sie endlich wieder lesbare technische Daten von der Sonde erhalten konnten.
NASA/JPL-Caltech
Mitglieder des Voyager-Flugteams feiern, nachdem sie am 20. April im Jet Propulsion Laboratory der NASA die ersten kohärenten Daten von Voyager 1 seit fünf Monaten erhalten haben.
In den kommenden Wochen wird das Team weiterhin andere betroffene Teile der Systemsoftware verlagern, darunter auch diejenigen, die für die Rückgabe der wertvollen wissenschaftlichen Daten verantwortlich sind, die Voyager 1 sammelt.
Ursprünglich für eine Lebensdauer von fünf Jahren ausgelegt, wurden Voyager 1 und ihr Zwilling Voyager 2 1977 gestartet und sind die am längsten in Betrieb befindlichen Raumschiffe der Geschichte. Aufgrund ihrer außergewöhnlich langen Lebensdauer haben beide Raumsonden zusätzliche Erkenntnisse über unser Sonnensystem und darüber hinaus geliefert, nachdem sie vor Jahrzehnten ihr vorläufiges Ziel erreicht hatten, an Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun vorbeizufliegen.
Die Sonden wagen sich derzeit durch unerforschtes kosmisches Territorium entlang der äußeren Bereiche des Sonnensystems. Beide befinden sich im interstellaren Raum und sind die einzigen Raumsonden, die jemals außerhalb der Heliosphäre operierten, der Blase aus Magnetfeldern und Teilchen der Sonne, die sich weit über die Umlaufbahn von Pluto hinaus erstreckt.
Voyager 2, das normal funktioniert, hat mehr als 12,6 Milliarden Meilen (20,3 Milliarden Kilometer) von unserem Planeten entfernt.
Im Laufe der Zeit kam es bei beiden Raumsonden zu unerwarteten Problemen und Aussetzern, einschließlich eines siebenmonatigen Zeitraums im Jahr 2020, in dem Voyager 2 nicht mit der Erde kommunizieren konnte. Im August 2023 nutzte das Missionsteam eine weit ausholende „Ruf“-Technik, um die Kommunikation mit Voyager 2 wiederherzustellen, nachdem ein Befehl die Antenne des Raumfahrzeugs versehentlich in die falsche Richtung ausgerichtet hatte.
Das Team geht davon aus, dass es noch ein paar Wochen bis zum Empfang wissenschaftlicher Daten von Voyager 1 dauern wird, und freut sich darauf, zu sehen, was diese Daten enthalten.
„Wir wissen nie genau, was mit den Voyagers passieren wird, aber es überrascht mich immer wieder, wenn sie einfach weitermachen“, sagte Voyager-Projektmanagerin Suzanne Dodd in einer Erklärung. „Wir hatten viele Anomalien und sie werden immer schwieriger. Aber wir hatten bisher das Glück, uns davon zu erholen. Und die Mission geht weiter. Und jüngere Ingenieure verstärken das Voyager-Team und bringen ihr Wissen ein, um die Mission am Laufen zu halten.“