Misja Międzygwiezdna sond Voyager, czyli "Voyager Interstellar Mission" (VIM)

[Matias]

CHARAKTERYSTYKA MISJI VIM
Autor: Kamil Rzeszowski

Misja Międzygwiazdowa Voyager (Voyager Interstellar Mission - VIM) jest rozszerzeniem misji sond Voyager 1 i 2, rozpoczętym oficjalnie 1 stycznia 1990 r. Jej celem jest scharakteryzowanie przestrzeni międzyplanetarnej poza orbitą Neptuna oraz znalezienie obszaru przejściowego pomiędzy heliosferą a przestrzenią międzygwiazdową. W tym ostatnim przypadku sondy umożliwią scharakteryzowanie oddziaływań zachodzących pomiędzy materią pochodzenia słonecznego i międzygwiazdowego. Pojazdy dały niepowtarzalną okazję do bezpośrednich pomiarów właściwości wiatru słonecznego o szybkościach podźwiękowych za szokiem końcowym. Ponadto jest bardzo prawdopodobne, że przynajmniej Voyager 1 dostarczy pomiarów właściwości ośrodka międzygwiazdowego po przekroczeniu heliopauzy.

Dodatkowym celem tej fazy misji było kontynuowanie udanego programu obserwacji astronomicznych w zakresie promieniowania ultrafioletowego. Obserwacje to prowadzono przez pierwsze 3 lata. W 1993 r zadanie to jednak usunięto. Obserwacje UV nadal są wykonywane okresowo, ale tylko w celu wsparcia badań heliosfery.

W czasie fazy VIM wykorzystywanych jest 6 z 10 instrumentów naukowych sond. Są to: magnetometr (Magnetometer - MAG); system do pomiarów cząstek naładowanych o niskich energiach (Low Energy Charged Particles Subsystem - LECP); system do badań plazmy (Plasma Science Subsystem - PLS); system do pomiarów promieniowania kosmicznego (Cosmic Rays Subsystem - CRS); rejestrator fal plazmowych (Plasma Wave Subsystem - PWS); oraz spektrometr ultrafioletu (Ultraviolet Spectrometer - UVS). LECP, PLS, CRS i PWS mają podstawowe znaczenie dla programu naukowego. UVS ma znaczenie dodatkowe. Na Voyagerze 2 nie był używany w czasie fazy VIM. Ponadto okresowo może być wykonywany eksperyment radiowy (Planetray Radio Astronomy Experiment - PRA) w którym wykorzystywany jest system komunikacyjny sond oraz oscylator ultrastabilny. W czasie rozpoczęcia fazy VIM prawidłowo działały wszystkie instrumenty za wyjątkiem PLS na sondzie Voyager 1. W jego przypadku po przelocie koło Saturna nastąpił znaczny spadek czułości. Urządzenie to nadal wykonywało pomiary, jednak ich jakość była zdegradowana.

Pomiary cząstek, pół i fal plazmowych są prowadzone zarówno pod jak i nad płaszczyzną ekliptyki. Po przelocie koło Saturna trajektoria Voyagera 1 została bowiem odgięta od ekliptyki w kierunku północnym pod kątem 35.5 stopnia. Natomiast trajektoria Voyagera 2 po przelocie koło Neptuna została odgięta od ekliptyki w kierunku południowym pod kątem około 48 stopni. Z trajektorią Voyagera 1 utworzyła kąt około 90 stopni.

Misja VIM różni się od misji podstawowej w trzech obszarach. Cele naukowe mogą być wypełnione za pomocą powtarzalnych pomiarów. Duża odległość od Ziemi zwiększyła opóźnienie czasowe w łączach Ziemia - sonda i sonda - Ziemia co skomplikowało procedury monitorowania i kontroli sond. Ponadto zespół kontrolujący sondy został znacznie zredukowany osobowo.

Czynniki te spowodowały, że w procedurach związanych z wysyłaniem komend i odbiorem danych wprowadzono duże zmiany, po 19 latach od rozpoczęcia misji dramatycznie zmodyfikowano segment naziemny przetwarzania danych (Ground Data System - GDS). Początkowe operacie związane z przejściem w nową, prostszą fazę misji obejmowały: zredukowanie personelu; przełączenie obsługi misji ze sprzętu i oprogramowania dedykowanego dla programu Voyager na urządzenia i oprogramowanie wykorzystywane przez różnorodne programy (Advanced Multi-Mission Operations System - AMMOS); obszerne przebudowanie programowania zarządzającego sekwencjami komend (Mission Sequence Software - MSS) w celu uproszczenia procesu generowania komend oraz umożliwienia przejścia z dedykowanego komputera na komputery PC; skonfigurowanie oprogramowania systemu zarządzającego danymi na sondach (Flight Data Subsystem - FDS) do nowych wymagań dotyczących pracy instrumentów i szybkości transmisji danych; opracowanie i uruchomienie zdolności do gromadzenia danych o pozycjonowaniu anteny HGA w pamięci pokładowego komputera zarządzającego komendami (Computer Command Subsystem - CCS); oraz wprowadzenie w życie nowego procesu generowania sekwencji komend uwzględniającego powtarzalną naturę funkcjonowania instrumentów naukowych. Prace te wykonano w okresie 1990 - 1991 r. W okresie 1992 - 1996 r wprowadzono kolejne zmiany. Objęły one: dalsze zredukowanie personelu; pełne przystosowanie oprogramowania  MSS dla systemu operacyjnego UNIX z uwzględnieniem metod opracowanych dla różnych misji (gdy było to możliwe); oraz opracowanie automatycznej funkcji monitorowania stanu sond i zgłaszania alarmów w celu zmniejszenia czasu potrzebnego na monitorowanie pojazdów przez personel.

Ostatecznie w przypadku GDS zrezygnowano z dedykowanego sprzętu i programowania przypadku obróbki telemetrii, opartego na standardach Univax i Vax. Zastąpiono je komponentami AMMOS. Do AMMOS przeniesiono też kodowanie komend i generowanie plików komend na Ziemi oraz funkcje związane z analizą stanu sond. W przypadku obróbki danych z sond dedykowane oprogramowanie do redukcji danych zostało zastąpione kombinacją oprogramowania AMMOS i nowego oprogramowania opracowanego na zamówienie. Całkowicie usunięto segmenty dotyczące nawigacji, śledzenia i obróbki obrazów. GDS obejmuje obecnie wyposażenie rozsiane po całym globie, od stacji DSN do pracowni w JPL, używane też do obsługi misji Cassini i sond marsjańskich. Łączność pomiędzy DSN a pracowniami w JPL jest zapewniona przez sieć naziemną (Ground Communication Facility - GCF). Elementy związane  z programem VIM obejmują około 25 stacji roboczych UNIX połączonych siecią LAN. LAN jest połączony z GCF i stacjami DSN i stanowi przekaźnik aktualnych danych naukowych i inżynieryjnych otrzymywanych z sond oraz komend przesyłanych do sond.

Naziemny system rejestracji danych (Data Record System - DRS) również został przebudowany. Przekształcono go z dedykowanej platformy sprzętowej na architekturę obejmującą serwer ze stacjami roboczymi. Jest on połączony z GDS. Pozwoliło to na zapewnienie łatwego dostępu do funkcji obróbki aktualnych danych naukowych; danych zapisanych na krótki okres czasu; standardowych wizualizacji danych itp. Serwer ten pozwala na obróbkę surowych danych naukowych oraz danych dotyczących stanu instrumentów oraz pozwala na gromadzenie danych przez krótki okres czasu. Pozwala on na generowanie produktów EDR (zarówno wstępnych jak i finalnych), które są następnie przesyłane do instytucji z którymi związani są naukowcy projektu.

Na początku programu VIM około 50-osobowy personel obsługujący misje tworzył kilka zespołów, zajmujących się oddzielnie opracowywaniem sekwencji komend, monitorowaniem stanu sond, pomiarami naukowymi, kontrolą misji, nawigacją i zarządzaniem danymi. W 1993 sformowane zostały tylko dwa zespoły liczące łącznie około 25 osób, zajmujące się wysyłaniem komend i odbiorem danych. W 1996 r utworzono pojedynczy zespół obsługujący całą misję.

W czasie prowadzenia misji VIM strategia generowania i wysyłania komend znacznie różni się od wykorzystywanej w czasie misji podstawowej. Przed 1990 r wysyłano grupy komend kontrolujące działanie sond przez określony okres czasu. Okres ten trwał od kilku miesięcy w czasie lotu międzyplanetarnego do kilku godzin w trakcie przelotów koło planet. Grupa określała sekwencję czynności wykonywanych na pokładzie. Sekwencja taka obejmowała np. ciąg pomiarów wykonywanych przez dany instrument i z natury rzeczy była niepowtarzalna. Z powodu dużego skomplikowania takiej metody w jednym czasie w fazie opracowywania i testów było kilka grup komend. Zajmował się tym duży zespół inżynierów. W fazie VIM natomiast większość pomiarów naukowych jest regularnie powtarzana. W związku z tym w 1990 r wprowadzono w życie nową strategię, złożoną z 4 elementów.

Pierwszym elementem nowej strategii zarządzania sondami jest wykonywana ciągle sekwencja powtarzanych pomiarów naukowych i kalibracji, tzw. sekwencja podstawowa. Jest ona przechowywana na sondzie w pamięci komputera CCS i wykonywana bez żadnych dodatkowych instrukcji z Ziemi. Obejmuje ona: stałe wykonywanie pomiarów i wysyłanie danych z szybkością 160 bps; cotygodniowe zapisywanie klatki danych na temat fal plazmowych z wysoką szybkością; transmisję 26 tygodni danych na temat fal plazmowych zapisanych z wysoką szybkością co 6 miesięcy; wykonywanie obrotu pozwalającego na kalibrację magnetometru (Magnetometer Calibration Roll Maneuver - MAGROL) co 3 miesiące; wykonywanie manewru pozwalającego na kalibrację anteny HGA i sensora Słońca (Antenna/Sun Sensor Calibration Maneuver - ASCAL) co 6 miesięcy; wykonywanie kalibracji naukowych i inżynieryjnych instrumentów do pomiarów cząstek, pół i fal plazmowych co miesiąc; wykonywanie operacji konserwacyjnej taśmowego rejestratora danych (Digital Tape Recorder - DTR) 2 razy w roku; oraz optymalizowanie pracy żyroskopów i korekty czasu w komputerze CCS co 3 miesiące.

Drugim elementem jest sekwencja umożliwiająca utrzymywanie anteny HGA zwróconej na Ziemię do 2020 r w przypadku Voyagera 1 i 2017 r w przypadku Voyagera 2. Pozwala ona na utrzymywanie łączności bez dodatkowych komend dotyczących pozycjonowania.

Trzecim elementem jest możliwość wzbogacania sekwencji podstawowej o pomiary niepowtarzalne za pomocą tzw. sekwencji nakładanych i minisekwencji. Sekwencje nakładane są aktywne przez określony okres czasu (np 3 miesiące na początku misji VIM i 6 miesięcy od 1993 r), pozwalając na wykonanie zadań równoległych w stosunku do zarządzanych przez sekwencję główną. Typowa sekwencja tego typu zawiera: obserwacje UV gwiazd i heliosfery; wykonanie dwóch dodatkowych manewrów MAGROL w czasie roku; wykonanie corocznych odczytów pamięci komputerów FDS; AACS (Articulation Control Subsystem) i CCS w celu monitorowania ich stanu; wykonanie dodatkowych rejestracji fal plazmowych przy wysokich szybkościach i transmisję tych danych; wykonanie transmisji danych z DTR w przypadku gdy transmisja wykonana przez sekwencję podstawową nie została odebrana na Ziemi; oraz wykonanie uaktualnienia sekwencji podstawowej. W przypadku pomiarów naukowych sekwencje te mają podstawowe znaczenie dla działania spektrometru UVS. Pozycjonowanie platformy skanującej na której znajduje się ten instrument jest głównym czynnikiem wymuszającym regularność ich wprowadzania. Po spadku poziomu zasilania do poziomu uniemożliwiającego używanie platformy i UVS sekwencje te prawdopodobnie nie będą używane. Minisekwencje pozwalają na przeprowadzenie pojedynczej operacji i są wysyłane w razie potrzeby. Pozwalają np na wykonanie dodatkowej transmisji danych, skorygowanie anomalii, zarejestrowania dodatkowej klatki danych na temat fal plazmowych z wysoką szybkością itp.

Czwartym elementem zarządzania pracą sond jest możliwość uzyskania pożądanej funkcji na statku za pomocą opracowanych i przetestowanych wcześniej bloków komend zamiast sekwencji indywidualnych komend używanych w czasie misji podstawowej.

Wszystkie instrumenty naukowe używane w czasie fazy VIM dostarczają danych w sposób ciągły. Dane te są przesyłane do FDS i natychmiast transmitowane. Nominalna szybkość transmisji wynosi 160 bps (w tym 10 bps dla danych inżynieryjnych). Okresowo jest ona zwiększana do 600 bps w celu uzyskania większej rozdzielczości spektralnej obserwacji UV wykonywanych podczas monitorowania Słońca. Jedynym wyjątkiem od transmisji danych w czasie rzeczywistym jest rejestracja pomiarów fal plazmowych dostarczanych przez instrument PWS przy wysokiej szybkości (115.2 kbps). Są one rejestrowane przez DTR raz  w tygodniu. Ich transmisja na Ziemię odbywa się co 6 miesięcy. Dane te dostarczają informacji o falach plazmowych w wysokiej rozdzielczości spektralnej. Są głównym rodzajem danych pozwalających na zlokalizowanie szoku końcowego i heliopauzy.

Dane transmitowane w czasie rzeczywistym są odbierane przez anteny DSN o średnicy 34 metrów. Dane PWS transmitowane z DRT są odbierane za pomocą anteny o średnicy 70 metrów lub zestawu obejmującego oba rodzaje anten. Optymalnym czasem rejestracji danych z każdego statku w ciągu doby jest 16 godzin. Czas taki był osiągany na początku programu VIM. Aktualnie z powodu dużego obciążenia sieci DSN jest już niemożliwy do uzyskania. Zmniejszyło to dokładność charakteryzacji środowiska plazmowego. Jednak czas obioru danych akceptowalny dla programu naukowego znajduje się w przedziale od 12 do 4 godzin w zależności od prowadzonych badań, co jest nadal osiągalne.

Zbieranie danych zwykle nie jest programowane. Jednak istnieją od tego dwa podstawowe odstępstwa. Pierwszym jest możliwość odzyskania danych PWS rejestrowanych z wysoką szybkością w przypadku ich nie odebrania na Ziemi. Dane te mogą być przesłane ponownie w okresie czasu w którym nie zostaną nadpisane nowymi danymi w obrębie DTR. Zwykle czas ten trwa 6 miesięcy. Drugim przypadkiem jest możliwość zwiększenia częstości zapisu i transmisji danych PWS uzyskiwanych z wysoką szybkością. Możliwość ta jest wykorzystywana w okresach wzmożonej aktywności fal plazmowych.

Surowe dane naukowe są przesyłane elektronicznie do naukowców uczestniczących w projekcie w postaci produktów wstępnych (Quick Look Experiment Data Record - QEDR) i ostatecznych (Experiment Data Record - EDR). QEDR są wytwarzane codziennie (od poniedziałku do piątku). Są tworzone praktycznie w czasie rzeczywistym, ale mogą zawierać luki spowodowane problemami z systemami naziemnymi. EDR są wytwarzane raz w tygodniu (we wtorek) i obejmują dane z poprzedniego tygodnia. Luki są w nich wypełnione w maksymalny możliwy sposób.

W czasie fazy VIM stan statków jest monitorowany  w czasie rzeczywistym tylko raz w tygodniu. Przez większość czasu telemetria jest automatycznie monitorowana przez dedykowane narzędzie (Voyager Alarm Monitor Processor Including Remote Examination - VAMPIRE). Wykrywa on potencjalne anomalie i powiadamia członków zespołu monitorującego misję. Mogą oni sprawdzić aktualne dane telemetryczne logując się do odpowiedniej stacji roboczej przez Internet.

Zarządzanie stanem sond obejmuje: analizę danych inżynieryjnych w celu określenia trendów w działaniu podsystemów; okresowe wykonywanie kalibracji i testów; analizę odczytów pamięci komputerów AACS, FDS i CCS w celu wykrycia błędów; oraz identyfikację anomalii, ich analizę i skorygowanie. Analiza danych inżynieryjnych jest wykonywana częściowo automatycznie, ale nadal w dużej mierze opera się na ekspertyzach wykwalifikowanych członków zespołu misji. Okresowe testy i kalibracje są w większości wykonywane przez dedykowane komendy, chociaż niektóre są uwzględnione w sekwencji podstawowej. Do analizy anomalii związanych z FDS/CCS służy automatyczne narzędzie (Monitor/Analyzer of Real-time Voyager Engineering Link - MARVEL) identyfikujące parametry odbiegające od normy. Określa ono też możliwe przyczyny problemu i podaje możliwe rozwiązania.

Zabezpieczenie przed katastrofalnymi awariami zapewniają algorytmy chroniące przed awariami (Fault Protection Algorithms - FPAs) oraz zapasowe sekwencje komend (Backup Mission Load - BML).

FPA są przechowane na pokładzie statku i pozwalają na powrót do normalnego działania w przypadku zaistnienia poważnych anomalii. W większości są wykonywane przez komputer CCS, ale część działa też w obrębie AACS. Algorytmy te wykonują następujące funkcje: monitorowanie informacji o statucie AACS i inicjują odpowiedź na anomalie w jego działaniu; przełączanie systemu telemetrycznego na sprzęt zapasowy w przypadku nieodebrania danych z Ziemi przez określony czas (zwykle 42 dni); monitorowanie układu pobudzającego i transmitera pasma S i X oraz przełączanie na składniki zapasowe w przypadku utarty zasilania w ich obrębie; wprowadzanie komputera CCS w tryb oczekiwania na instrukcje z Ziemi w przypadku wykrycia błędów w jego obrębie; oraz przełączanie danych podsystemów na sprzęt zapasowy w przypadku wykrycia problemów z zasilaniem w ich obrębie.

BML stanowią zabezpieczenie przed skutkami utraty zdolności odbierania komend z Ziemi. Jest to szczególnie istotne dla Voyagera 2, którego główny odbiornik uległ awarii. W przypadku gdy sonda nie będzie mogła odbierać danych z Ziemi, będzie mogła nadal wykonywać sekwencje zapisane w pamięci CCS. W takiej sytuacji komendy BML mogą automatycznie zrekonfigurować sondę w celu zmaksymalizowania wiarygodności transmisji danych i kontroli orientacji przestrzennej. Ponadto mogą wprowadzić modyfikacje do sekwencji podstawowej tak, że sonda będzie mogła dostarczać pomiarów cząstek, pół i fal plazmowych do końca swojego funkcjonowania. Do podstawowych zmian w konfiguracji wprowadzanych przez BML należą: wprowadzenie trybu kontroli orientacji przestrzennej maksymalizującego możliwość łączności; zwiększenie czasu trwania impulsów silników kontrolujących zbaczanie z 4 do 10 milisekund; wprowadzenie szybkości transmisji danych w czasie rzeczywistym na poziomie 160 bps; wprowadzenie dużej mocy transmisji danych w paśmie X; oraz zaniechanie manewrów zmiany orientacji MAGROL i ASCAL.

Podstawowymi środkami zużywanym w czasie misji są: hydrazyna używana do kontroli orientacji przestrzennej oraz źródło zasilania. Zapas paliwa na początku misji VIM wynosił około 35 kg, co pozwala na prowadzenie misji przez 50 lat. Spadek poziomu zasilania dostarczanego przez RTG limituje czas pracy sond do 2025 - 2030 r. Produkcja mocy spada w tempie około 5.2 W na rok.

[Matias]

Przebieg misji VIM - Voyager 1
Autor: Kamil Rzeszowski

Voyager 1 oficjalnie rozpoczął fazę VIM 1 stycznia 1990 r.

14 stycznia 1990 r kamery tworzące system ISS (Imaging Science Subsystem) zostały wykorzystane ostatni raz, w celu uzyskania zbiorczej mozaiki planet Układu Słonecznego. Następnie instrument ten został wyłączony.

17 listopada 1998 r Voyager 1 stał się najdalszym obiektem zbudowanym przez człowieka, prześcigając Pioneera 10. Nastąpiło to w odległości  69.419 au. Ponieważ na skutek bliskiego przelotu koło Tytana  porusza się  z największa szybkością względem Słońca ze wszystkich ziemskich sond (17.26 km/s) nigdy nie zostanie prześcignięty przez pojazd New Horizons.

W lutym 2003 r według analiz wykonanych w Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory  pojazd przekroczył granicę szoku końcowego, gdzie szybkości wiatru słonecznego spada do wartości poddźwiękowych. Według innych analiz nastąpiło to 18 grudnia 2004 r.

W 2007 r awarii uległ instrument PLS.

W 2008 r zakończone zostało wykonywanie eksperymentu PRA.

W czerwcu 2010 r sonda weszła w obszar płaszcza Układu Słonecznego, w którym szybkość wiatru słonecznego spada do 0. Nastąpiło to w odległości 116 au od Słońca.

Również w 2010 r wyłączona została platforma skanująca instrumentów optycznych. Pozycjonowanie instrumentu UVS nie było już dalej możliwe.

8 marca 2011 r wykonany został manewr obrotu o 70 stopni pozwalający na wykonanie pomiarów kierunku napływu wiatru słonecznego. Był to pierwszy duży manewr zmiany orientacji od czasu uzyskania mozaiki planet Układu Słonecznego w 1990 r. Później manewry tego typu były okresowo powtarzane.

1 grudnia 2012 poinformowano, że UVS zaobserwował emisję w linii Lyman-alfa z Drogi Mlecznej. Z powodu interferencji z emisją słoneczną nie była ona wcześniej obserwowana.

14 czerwca 2012 r poinformowano, że sonda zarejestrowała wzrost gęsiości cząstek naładowanych o wysokich energiach, normalnie odchylanych przez wiatr słoneczny w heliosferze. Wskazywało to, że heliopauza znajdowała się bardzo blisko.

W 2015 r zakończy się użytkowanie rejestratora DTR. Przewiduje się, że w okresie tym moc sygnału transmitowanego z szybkością 1.4 kbps spadnie na tyle, że nie będzie on odbierany przez zestaw obejmujący parę anten DSN o średnicach 70 i 34 m. Tym samym dane z PWS rejestrowane z wysoką szybkością na DTR nie będą mogły być transmitowane.

Około 2016 r zakończy się użytkowanie żyroskopów.

Od 2020 r poziom zasilania spadnie na tyle, że konieczne będzie wyłączanie niektórych instrumentów.

W latach 2025 - 2030 produkcja mocy spadnie na tyle, że nie będzie można zasilać żadnego instrumentu naukowego. Wtedy też nastąpi koniec misji.

[Matias]

Przebieg misji VIM - Voyager 2
Autor: Kamil Rzeszowski

Voyager 2 oficjalnie rozpoczął fazę VIM 1 stycznia 1990 r, podobnie jak Voyager 1.

W 1998 r wyłączona została platforma skanująca. Ostatecznie wyłączono też spektrometr UVS.

30 czerwca 2002 r awarii uległ odbiornik kształtu fal o wysokiej częstotliwości instrumentu PWS.

30 listopada 2006 r nastąpił błąd nieprawidłowego dekodowania komend przez komputer pokładowy. Spowodowało to włączenie grzejnika magnetometru MAG. Pozostawał on włączony do 4 grudnia 2006 r. Na skutek tego magnetometr znajdował się w temperaturze 130°C wyższej niż projektowana. Sensor obrócił się w stosunku do prawidłowej orientacji, ale dokładne skutki problemu nie mogły zostać oszacowane.

30 sierpnia 2007 r sonda przekroczyła szok końcowy, gdzie szybkość wiatru słonecznego spada do wartości poddźwiękowych.

W 2007 r wyłączony został rejestrator DTR. Z powodu degradacji PWS utracono możliwość uzyskiwania pomiarów fal plazmowych z wysoką częstotliwością i nie był on potrzebny do ich rejestracji.

W 2008 r zakończono wykonywanie eksperymentu PRA.

22 kwietnia 2010 r nastąpił problem z formatowaniem danych naukowych. Był on spowodowany błędnym bitem w oprogramowaniu komputera pokładowego. Problem został usunięty 19 maja. 23 maja sonda wznowiła transmisję danych naukowych.

Około 2015 r zakończy się wykorzystywanie żyroskopów.

Około 2020 r poziom zasilania spadnie na tyle, że konieczne stanie się wyłączanie niektórych instrumentów.

Około 2025 r produkcja mocy spadnie na tyle, że nie będzie można zasilać żadnego instrumentu naukowego. Wtedy też nastąpi koniec misji.

[Matias]

Data publikacji - 28/11/2007 - kanarkusmaximus

A teraz przejdźmy do teraźniejszości - z pewnych symulacji wynika, że Voyager II przekroczy termination shock w najbliższym czasie - najpóźniej na początku 2008 roku.

Obrazek przypominający, co to (z pierwszego postu) takiego i gdzie to jest:


W tym miejscu prędkość wiatru słonecznego spada do prędkości 'poddźwiękowych' (swoją drogą śmiesznie brzmi 'poddźwiękowy' w warunkach prawie-próżni, cio?? ). Granica nie jest oczywiście stała, zmienia się wraz z wydarzeniami na Słońcu.

Co ciekawe, sonda może przekroczyć jeszcze kilka razy w 2008 roku ową strefę, ponieważ wspomniana granica się przesuwa.

Naukowcy już się szykują na te wydarzenia, ponieważ będą w stanie je zmierzyć i zbadać. Pewnie będzie o tym głośno. Symulację przeprowadził Haruichi Washimi, fizyk z UC Riverside.

Warto wspomnieć, że Voyager I przekroczył tą strefę w 2004 roku.

Następny 'przystanek' - heliopauza. Kiedy sondy ją przekroczą? Miejmy nadzieję, że zanim wyczerpią się źródła energii! 

------
Edit - zapomniałem o linkach
źródło informacji - http://www.spaceflightnow.com/news/n0711/27voyager2/
misja Interstellar Boundary Explorer, która ma 'sfotografować' w 2008 - 2010 roku heliopauzę -
http://en.wikipedia.org/wiki/Interstellar_Boundary_Explorer


Data publikacji - 28/11/2007 - AirQ

W tym miejscu prędkość wiatru słonecznego spada do prędkości 'poddźwiękowych' (swoją drogą śmiesznie brzmi 'poddźwiękowy' w warunkach prawie-próżni, cio?? ).

Jakoś nie umiem znaleźć wartośći tej prędkości, więc może zapytam. Ta prędkość dźwięku do której porównuje się prędkość wiatru słonecznego jest mierzona w jakim ośrodku?


Data publikacji - 28/11/2007 - kanarkusmaximus

Jakoś nie umiem znaleźć wartośći tej prędkości, więc może zapytam. Ta prędkość dźwięku do której porównuje się prędkość wiatru słonecznego jest mierzona w jakim ośrodku?

Heh, w przestrzeni kosmicznej!
Wikipedya podaje:

The shock arises because solar wind particles are emitted from stars at about 400 km/s, while the speed of sound (in the interstellar medium) is about 100 km/s. (The exact speed depends on the density, which fluctuates considerably.)

Data publikacji - 30/11/2007 - station55

Pytanie: w poblize jakich gwiazd i kiedy dotra poszczegolne sondy? Voyager -1 chyba za ok., 2mln lat ma dotrzec w okolice Aldebarana, ale moge sie mylic....

zreszta to samo pytanie przy okazji dotyczy obu sond Pioneer.

dzieki z gory za informacje!


Data publikacji - 30/11/2007 - AirQ

Przelot w pobliżu Aldebarana dotyczył Pioneera 10...
Wiem, że Voyager 1 za jakieś 40tyś lat minie gwiazde AC+793888 w gwiazdozbiorze Żyrafy. Przelot dosyć daleki...nawet bardzo bo jakieś 1.7 roku świetlnego...
Natomiast Voyager 2 za 296tyś lat w okolicach Syriusza w odległości 4.3 roku świetlnego.
Pioneer 11 za 4mln lat w pobliżu, którejś z gwiazd z gwiazdozbioru Orła, ale nie wiem jaka konkretnie i w jakiej odległości...

Ehhh i tak tam nigdy nie dolecą , zapewne wczesniej ludzkość zbuduje statki kosmiczne, które dowiązą Voyagera 1 do muzeum na Ziemi a pozostałe do muzeów na Księżycu i Marsie...


Data publikacji - 10/12/2007 - kanarkusmaximus

A to ci ciekawostka!
Portal space.com ( http://www.space.com/scienceastronomy/071210-squashed-solarsystem.html ), podaje, że Voyager II przekroczył już owa wspomnianą przeze mnie strefę!

Miało się to stać 30 sierpnia - a potem kilka razy owa granica została przekroczona.

Nieco zaskakujące to to jest w porównaniu z tym, co pisałem w poprzenim poście.

Postanowiłem zatem nieco poszperać na stronie Voyagerów (http://voyager.jpl.nasa.gov/). Mamy tam takie oto wyniki:

1. Badanie plazmy - czy pierwszy wykres nie jest przypadkiem wykresem prędkości wiatru słonecznego? Jeśli tak, to zmiana prędkości została zaobserwowana w lipcu 2007! Obecnie oscyluje koło 100 km/s, czyli przy prędkościach 'dźwiękowych'.

2. Promieniowanie kosmiczne - w tym przypadku pochodzące od niskoenergetycznych zjawisk z przestrzeni międzyplanetarnej (np błyski słoneczne). Tutaj też widać, że od lipca 2007 zaczęła rosnąć ilość rejestrowanych cząstek.

To może jednak 'to' już się stało?? Ciekawe jak te wykresy w najbliższych miesiącach będą się zmieniać!


Data publikacji - 10/12/2007 - Maquis

Wygląda na to, że już się stało


Data publikacji - 10/12/2007 - AirQ

Ładnie...
http://sd-www.jhuapl.edu/VOYAGER/images/vgr_qlp/
tutaj są wykresiki z instrumentu LECP - Low Energy Charged Particle. Można porównać wyniki zebrane z Voyagera 1 i 2. W każdym z katalogów jest plik txt z opisem czego dotyczy dany wykres.


Data publikacji - 18/04/2008 - kanarkusmaximus

Pozwolę sobie odświeżyć wątek.

Na pewnej stronie ( http://www.dmuller.net/space/positions.php ) znalazłem takie ładne cuś, co przedstawia odległość wybranych sond od Słońca - załącznik.

Tak oto odległości sond będą wyglądać mniej wiecej do 2015 roku...


Data publikacji - 03/07/2008 - Matias

http://spaceflightnow.com/news/n0807/02voyager2/

Mowa tam o badaniach na temat wpływu promieniowania kosmicznego (np pochodzącego z supernowych) na granice termination shock gdzie waitr słoneczny ma już prędkości poddźwiękowe i gdzie prawdopodbnie cząstęczki z odległych gwiazd ulegają przyspieszeniu.

Niewiarygodne, że 31 lat po wystrzeleniu taki VoyagerII stale dostarcza ciekawych informacji i podstaw do nowych teorii np. zjawisk zachodzących na peryferiach naszego US 
Daję głowę, że tego rekordu (31 lat) nie przebije żaden łazik marsjański 


Data publikacji - 11/11/2008 - kanarkusmaximus

Odgrzebywujem wątek.

Po raz kolejny proponuję rzucić okiem na dane z Voyagera 2:



Jak widać, Voyager znajduje się już od ponad roku w przestrzeni za termination shock - czyli tam, gdzie wiatr słoneczny osiąga prędkości poddźwiękowe.

Jak widać, region ten charakteryzuje się dość dużymi fluktuacjami - zarówno prędkości jak i gęstości.

Czy oznacza to, że cząstki wiatru słonecznego - czyli plazma (w tym przypadku w większości strumień protonów i elektronów) zachowuje się niczym fale na brzegu? Wygląda, jakby poruszały się raz w jedną, raz w drugą stronę - mijając Voyagera raz w kierunku gwiazd, raz w kierunku naszego Słońca.

Jeśli tak, to zbliżamy się do heliopauzy!


Data publikacji - 11/11/2008 - Maquis

Kanarksuie, spodziewałbym się dynamicznych zmian gęstości, temperatury i prędkości w fazie terminalnej ze względu na fluktuacje wiatru słonecznego. Ten rejon powinien być naprawdę dynamiczny.

Dla przykładu co się stanie jeśli wiatr słoneczny nagle przyspieszy. Cząstki 'dogonią' wtedy te wolniejsze w fazie terminalnej i zmieni się gęstość oraz temperatura - Jeśli będzie ich też więcej to pewnie przesunie się też cała strefa.

Nie uważasz, że te fluktuacje na wykresach odzwierciedlają całą strefę terminalną? Myślę, że wyjście z tej strefy będzie równie gwałtowne co wejście w nią... A samą strefę widzę mniej więcej jako starcie dwóch sił w przeciąganiu liny. Z tym, że dzieje się to na olbrzymim obszarze, a lina nie przenosi obciążenia równomiernie. Myślę też, że analogia do fal jest prawidłowa, z tym, że nie ma brzegu. Wyobraź sobie powierzchnię morza, gdzie Słońce wskazuej dno, a ośrodek międzygwiazdowy niebo. Te parę metrów nad i parę metrów pod wodą stale się zmienia - to jest nasza strefa terminalna.

Dobrze mówię?


Data publikacji - 26/01/2009 - Radek68

Ależ ciekawy wątek!
Przeczytałem cały z ogromnym zaciekwieniem. Tym bardziej, że we wczesnej młodości, czytując z zaciekawieniem "Kalejdoskp Techniki" o misji Voyagerów dowiedziałem się w naprwdę ekscytującej formie. Były to późne lata 70.

A teraz mam prośbę do osób tworzących ten wątek: na forum, od niedawna dostępna jest opcja dodawania załączników. A w większości postów z lat ubiegłych zamiast zdjęć ilustrujących tekst wyswietlają się "złe czerwone iXy"
Może można je (posty) edytować (nowi uzytkownicy forum będą bardzo wdzięczni!) i dodać zdjęcia na nasze forum, skoro w oryginalnych lokalizacjach się już nie wyswietlają.


Data publikacji - 18/10/2009 - Radek68

NASA Rezygnuje z Voyagerów

NASA chce zrezygnować z usług kilku sond kosmicznych, m.in. dwóch bliźniaczych Voyagerów, które są teraz najdalszymi ziemskim statkami - informuje "Nature".

Powodem są oszczędności. Nad utrzymaniem codziennej łączności z Voyagerami i analizowaniem przesyłanych danych pracuje dziesięć osób, co kosztuje 4,2 mln dol. rocznie. Obie sondy wystartowały w 1977 r., minęły Jowisza, Saturna, Urana, Neptuna i od roku 1989, kiedy pozostawiły za sobą ostatnią planetę, oddalają się w kosmiczną pustkę. Voyagera-1 dzieli od Słońca już 14 mld km, a Voyagera-2 - ponad 11 mld km. Sygnał radiowy z Ziemi leci do nich ponad 10 godz. Mają jądrowe zasilanie i mogłyby działać aż do 2020 r., ale zdaniem NASA nie dostarczają już cennych informacji.

------------

Ten tekst, pisany dokładnie rok temu, zobaczyłem dziś na może niezbyt wiarygodnej stronie tvp.pl, ale wzbudził pewien niepokój. Czy nadal - w dobie jeszcze większych oszczędności - taka opcja jest rozawżana? I czy w ogóle była?


Data publikacji - 18/10/2009 - kanarkusmaximus

Chyba jednak ta informacja okazuje się być nieprawdziwa. Z tego co się orientuję, to informacja pochodzi z 2005 roku:
http://www.mail-archive.com/medianews@twiar.org/msg00671.html
...kiedy to NASA przez chwilę rozpatrywała taką możliwość. Obecnie, z uwagi na obecność IBEXa, wydaje mi się, że misje Voyagerów są nie zagrożone - przynajmniej do 2020 roku.

Tak czy inaczej Voyagery non stop przesyłają dane:
http://voyager.gsfc.nasa.gov/heliopause/v2la1.html

[Matias]

Data publikacji - 04/01/2010 - Matias

Na kosmonaucie pojawił się artykuł o tytułowych sondach i o szerokiej na 30 lat świetlnych chmurze międzygwiezdnej materii, która czai się tuż za heliosferą naszego Układu Słonecznego 

Jak widać i słychać sondy wciąż są baardzo przydatne. Dotarcie do heliopauzy Voyagera 1 przewidywane jest na 2015 rok, już się nie mogę doczekać (kierunek - Pandora! )


Data publikacji - 23/01/2010 - Matias

Może trochę informacja nie do tego tematu, ale jednak myślę, że warto (a nie ma sensu zakładać nowego wątku) -

w dniu dzisiejszym sonda Pioneer 10 osiągnęła odległość 100 j.a. od Słońca. Szkoda, że nie ma już kontaktu z maszyną, mimo wszystko kolejna bariera przebita 

Info z bezzałogowego.


Data publikacji - 09/05/2010 - kanarkusmaximus

Pojawił się problem z danymi przesyłanymi przez sondę Voyager 2. W chwili obecnej nie można 'odkodować' danych wysłanych przez sondę. Problem, który po raz pierwszy pojawił się 22 kwietnia, jest zlokalizowany w systemie związanym z obróbką danych. Trwa ocena problemu.

Oprócz tego sonda jest w dobrym stanie.

Zadecydowano również, że sonda aż do momentu rozwiązania tego problemu będzie przesyłać jedynie informacje na temat stanu oraz statusu poszczególnych komponentów.

http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2010-151


Data publikacji - 06/07/2010 - Matias

Trwa ocena problemu.

To ja tylko dodam, że problem już rozwiązano i dane są przesyłane normalnie - w niecałe 14 godzin na Ziemię

Mamy też kolejny rekordzik :

28 czerwca sonda kosmiczna Voyager 2 ustanowiła nowy rekord trwania misji, przekraczając tym samym 12 tysięcy dni swojego działania. Przez niemal 33 lata, pojazd przesyłał dane o gazowych planetach zewnętrznych, a także charakterystyce oraz interakcji wiatru słonecznego z planetami oraz jego zachowaniu dalej - na rubieżach Układu Słonecznego.

Fragment artykułu z kosmonauty.

[Matias]

Dodałem wstęp, dziękuje Mateuszowi za szybką odpowiedź

[axion]

Muszę przyznać, że Voyager jest dla mnie mistrzowską, arcyciekawą misją. Dla mnie, obecnie wygląda to troche tak, jakby wysłać poza Układ Słoneczny np. kalkulator. Warto wspomnieć o rozwoju technologicznym który dokonał się na Ziemii w trakcie lotu Voyagera. Podobno to pozwoliło na zwiększenie zasięgu anten i komunikację z Voyagerem do dnia dzisiejszego. Misja jest wręcz "hakerska" - oszczędzanie energii, transmisja 1,4 kilobitów/s, zapis na taśmie, wielkie odległości. Moim zdaniem misja ta jest warta bardzo szczegółowego przestudiowania. Mam nadzieję że uda się ją wykorzystać do granic możliwości.

[Matias]

Wg mnie misja jest po prostu old schoolowa

Co do kontaktu z Voyagerami to zapewne Maquis powie coś więcej na ten temat niedługo, obecnie siedzi chyba jeszcze w Piwnicach, gdzie próbowali (niestety ponoć się nie udało) odebrać sygnał od jednego z Voyagerow.

[Maquis]

Wróciłem parę dni temu.
Nie, sygnału nie udało się odebrać - albo nie nadawał w tym czasie, albo użyty odbiornik był na niego za słaby.

[astropl]

Nie, sygnału nie udało się odebrać - albo nie nadawał w tym czasie, albo użyty odbiornik był na niego za słaby.

Przepraszam, próbowaliście odebrać sygnał "na pałę"? Przecież on nadaje w granicach kilkudziesieciu minut na tydzień, więc szansa wstrzelenia sie w okno jest niewielka. Nie lepiej dogadać się z kontrolą misji? Albo chociaż z którąś ze stacji DSN? Niemniej gratuluję wszystkim (zwłaszcza Krystianowi!) samego pomysłu! Następnym razem musi się udać, tylko dajcie sobie szansę, dowiedzcie się, kiedy będą nadawać. A raczej, kiedy sygnał dotrze w rejon Ziemi.

[Scorus]

Muszę przyznać, że Voyager jest dla mnie mistrzowską, arcyciekawą misją. Dla mnie, obecnie wygląda to troche tak, jakby wysłać poza Układ Słoneczny np. kalkulator. Warto wspomnieć o rozwoju technologicznym który dokonał się na Ziemii w trakcie lotu Voyagera. Podobno to pozwoliło na zwiększenie zasięgu anten i komunikację z Voyagerem do dnia dzisiejszego. Misja jest wręcz "hakerska" - oszczędzanie energii, transmisja 1,4 kilobitów/s, zapis na taśmie, wielkie odległości. Moim zdaniem misja ta jest warta bardzo szczegółowego przestudiowania. Mam nadzieję że uda się ją wykorzystać do granic możliwości.

Ja wiem czy się dużo zmieniło? SSR na sondach planetarnych jest stosowany dopiero od misji Cassini. Kamera Stardust jest zapasową kamerą Voyagerów, a i ISS/WAC Cassiniego jest na oparta na częściach zapasowych z tego programu. Jeden z detektorów jonów Gailieo też był zapasowym instrumentem Voyagera. Osiągi radiometrów podczerwieni nadal są często porównywane do IRIS. Ponadto dla New Horizons szybkość transmisji danych po przelocie koło Plutona wyniesie tylko 600 - 1 200 bps.

[Maquis]

Nie, sygnału nie udało się odebrać - albo nie nadawał w tym czasie, albo użyty odbiornik był na niego za słaby.

Przepraszam, próbowaliście odebrać sygnał "na pałę"? Przecież on nadaje w granicach kilkudziesieciu minut na tydzień, więc szansa wstrzelenia sie w okno jest niewielka. Nie lepiej dogadać się z kontrolą misji? Albo chociaż z którąś ze stacji DSN? Niemniej gratuluję wszystkim (zwłaszcza Krystianowi!) samego pomysłu! Następnym razem musi się udać, tylko dajcie sobie szansę, dowiedzcie się, kiedy będą nadawać. A raczej, kiedy sygnał dotrze w rejon Ziemi.

Tak zdaję sobie z tego sprawę. Kontaktowałem się z DSN (mieliśmy też grafik) ale sygnału nie udało się zarejestrować - albo coś się zmieniło w rozkładzie, albo odbiornik był za słaby. Zresztą sama próba była bardziej techniczna niż praktyczna - ot testy sprzętu, weryfikacje możliwości itp. Odbiór STEREO (który nadają niemal stale) nie stanowił problemu.

Następna próba będzie trochę bardziej zaawansowana. Z innym odbiornikiem, lepszym systemem śledzenia celów itp. To było trochę hmm... zbyt optymistyczne chyba

[kanarkusmaximus]

Wróciłem parę dni temu.
Nie, sygnału nie udało się odebrać - albo nie nadawał w tym czasie, albo użyty odbiornik był na niego za słaby.

Przydalby sie jakis dluzszy raport z tego - Maquis, jest na to szansa??

[Matias]

Też bym chętnie szerzej czytnął coś na temat tej całej akcji

[Maquis]

Tak, będzie na dniach wraz ze zdjęciami (hi hi, 8,5 Giga zdjęć)