La Voyager 1 utilizza i suoi propulsori per rimanere puntata verso la Terra, ma dopo 47 anni nello spazio alcuni tubi del carburante si erano intasati.
Gli ingegneri che lavorano sulla sonda Voyager 1 della NASA hanno risolto un problema ai propulsori della sonda, che mantengono la sonda puntata verso la Terra in modo che possa ricevere comandi, inviare dati tecnici e fornire gli esclusivi dati scientifici che sta raccogliendo. Dopo 47 anni, un tubo del carburante all’interno dei propulsori si è intasato di biossido di silicio, un sottoprodotto che si forma con l’età da un diaframma di gomma nel serbatoio del carburante della sonda. L’intasamento riduce l’efficienza con cui i propulsori possono generare forza. Dopo settimane di attenta pianificazione, il team ha modificato il veicolo spaziale con un diverso set di propulsori svolgendo una delicata operazione dallo spazio interstellare.
L’intasamento dei propulsori
I propulsori sono alimentati da idrazina liquida, che viene trasformata in gas e rilasciata in sbuffi lunghi decine di millisecondi per inclinare delicatamente l’antenna della Voyager verso la Terra. Se il propulsore intasato fosse sano, dovrebbe condurre circa 40 di questi brevi impulsi al giorno.
Entrambe le sonde Voyager sono dotate di tre set, o rami, di propulsori: due set di propulsione di assetto e un set di manovra di correzione della traiettoria. Durante i sorvoli planetari della missione, entrambi i tipi di propulsori sono stati utilizzati per scopi differenti. Ma poiché la Voyager 1 viaggia su un percorso invariato fuori dal Sistema Solare, le sue esigenze di propulsore sono più semplici e entrambi i rami di propulsore possono essere utilizzati per puntare la sonda spaziale verso la Terra.
Nel 2002 il team di ingegneri della missione, con sede presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nella California meridionale, notò che alcuni tubi del carburante nel ramo di propulsione di assetto utilizzato per il puntamento si stavano ostruendo, quindi il team passò al secondo ramo. Quando quel ramo mostrò segni di ostruzione nel 2018, il team passò ai propulsori di manovra di correzione della traiettoria e da allora ha utilizzato quel ramo.
Ora quei tubi dei propulsori di correzione della traiettoria sono ancora più intasati rispetto ai rami originali quando il team li ha sostituiti nel 2018. I tubi intasati si trovano all’interno dei propulsori e indirizzano il carburante ai letti del catalizzatore, dove viene trasformato in gas – che sono diversi dai tubi del carburante che inviano idrazina ai propulsori. Laddove l’apertura del tubo era originariamente di soli 0,25 millimetri di diametro, l’intasamento l’ha ridotta a 0,035 mm – ovvero circa la metà della larghezza di un capello umano. Di conseguenza, il team ha dovuto tornare a uno dei rami dei propulsori di assetto.
Una questione di riscaldamento
Passare a propulsori diversi sarebbe stata un’operazione relativamente semplice per la missione nel 1980 o addirittura nel 2002. Ma l’età della sonda spaziale ha introdotto nuove sfide, principalmente legate all’alimentazione elettrica e alla temperatura. La missione ha spento tutti i sistemi di bordo non essenziali, inclusi alcuni riscaldatori, su entrambe le sonde spaziali per conservare la loro alimentazione elettrica in graduale riduzione, generata dal plutonio in decadimento.
Sebbene questi passaggi abbiano funzionato per ridurre la potenza, hanno anche portato a un raffreddamento della Voyager, un effetto aggravato dalla perdita di altri sistemi non essenziali che producevano calore. Di conseguenza, i rami dei propulsori dell’assetto si sono raffreddati e accenderli in quello stato poteva danneggiarli, rendendo i propulsori inutilizzabili. Il team ha stabilito che l’opzione migliore sarebbe stata quella di riscaldare i propulsori prima dell’interruttore, accendendo quelli che erano stati considerati riscaldatori non essenziali.
Tuttavia, come per tante sfide che il team Voyager ha dovuto affrontare, questo ha presentato un enigma: l’alimentazione della sonda spaziale è così bassa che accendere i riscaldatori non essenziali richiederebbe alla missione di spegnere qualcos’altro per fornire ai riscaldatori un’elettricità adeguata, e tutto ciò che è attualmente in funzione è considerato essenziale.
Studiando il problema, hanno escluso di spegnere uno degli strumenti scientifici ancora in funzione per un periodo di tempo limitato perché c’è il rischio che lo strumento non torni attivo. Dopo ulteriori studi e pianificazioni, il team di ingegneri ha stabilito che potevano spegnere in sicurezza uno dei riscaldatori principali della sonda per un’ora, liberando abbastanza energia per accendere i riscaldatori dei propulsori.
Operazione riuscita
Il 27 agosto, dopo aver eseguito l’operaione. i tecnici hanno confermato che il ramo propulsore necessario era tornato in azione, aiutando a puntare la Voyager 1 verso la Terra. “Tutte le decisioni che dovremo prendere in futuro richiederanno molta più analisi e cautela di prima”, ha affermato Suzanne Dodd, project manager della Voyager presso il Jet Propulsion Laboratory, che gestisce la Voyager per la NASA.
Le sonde spaziali stanno esplorando lo spazio interstellare, la regione al di fuori della bolla di particelle e campi magnetici creata dal Sole, dove nessun’altra sonda spaziale probabilmente visiterà per molto tempo. Il team scientifico della missione sta lavorando per far sì che le Voyager continuino a funzionare il più a lungo possibile, in modo che possano continuare a rivelare com’è l’ambiente interstellare.
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Fonte: NASA\JPL
