Più potenza per la scienza di Voyager 2
Il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA intende prolungare di qualche anno l’attività scientifica della sonda Voyager 2, permettendole di proseguire i suoi studi sullo spazio interstellare.
Lanciata il 20 agosto 1977 dal Launch Complex 41 della Cape Canaveral Air Force Base in Florida, la sonda si trova ora a oltre 20 miliardi di chilometri dalla Terra, equivalenti all’incirca a 18,44 ore luce e sta continuando a studiare lo spazio interstellare con i suoi cinque strumenti scientifici.
Per permettere il funzionamento di questi strumenti nonostante la progressiva diminuzione della disponibilità energetica di bordo, l’anziana sonda ha iniziato a usare una modesta riserva di potenza di un piccolo dispositivo di backup, facente parte di un sistema di sicurezza. Questa soluzione permetterà di rinviare lo spegnimento di uno dei suoi strumenti scientifici, inizialmente previsto per quest’anno, fino al 2026.
Voyager 2 e la sua gemella Voyager 1 sono gli unici veicoli spaziali a essersi inoltrati al di fuori dell’eliosfera: la bolla protettiva composta da particelle e campi magnetici generata dal Sole. Le due sonde stanno aiutando gli scienziati a rispondere alle domande relative alla forma dell’eliosfera e al suo ruolo nella protezione della Terra dalle particelle energetiche e dalle altre radiazioni presenti nell’ambiente interstellare.
«Più le Voyager si allontanano dal Sole, e più i dati scientifici che continuano a inviarci aumentano il loro valore, quindi abbiamo il massimo interesse nel mantenere in funzione il maggior numero di strumenti possibile, per più tempo possibile» ha spiegato Linda Spilker, scienziata del progetto Voyager presso il JPL, centro della NASA che gestisce la missione.
Potenza per le sonde
Entrambe le Voyager sono alimentate da generatori termoelettrici a radioisotopi (Radioisotope Thermoelectric Generators – RTG), i quali convertono il calore generato dal decadimento del plutonio in elettricità. Essendo il processo di decadimento continuo, con il passare del tempo il generatore produce sempre meno elettricità. Finora, la sempre più ridotta disponibilità energetica non ha inficiato il ritorno scientifico della missione, tuttavia, per compensare questo problema, gli ingegneri hanno dovuto spegnere i riscaldatori e alcuni altri sistemi secondari, non essenziali per il prosieguo del volo.
Purtroppo, si è arrivati al punto in cui neanche le sopraindicate soluzioni sarebbero più state sufficienti a evitare lo spegnimento di almeno uno dei cinque strumenti scientifici di Voyager 2. Riguardo a Voyager 1, va detto che, per il fatto che da diverso tempo uno dei suoi strumenti si è guastato, la decisione se spegnere o meno un altro strumento non verrà presa prima del prossimo anno.
Per questo motivo il team alla guida della sonda ha osservato più da vicino il sistema progettato per proteggere la strumentazione nel caso di sbalzi di tensione del suo sistema di alimentazione. Poiché le fluttuazioni della tensione possono danneggiare gli strumenti, la Voyager è equipaggiata di un regolatore di voltaggio che attiva un circuito di riserva in queste evenienze. Il circuito può accedere a un piccolo quantitativo di potenza, accantonato in continuità appositamente dal sistema dell’RTG. Invece di mantenere intatta questa riserva di potenza, la sonda potrà ora usarla per mantenere in funzione la propria strumentazione scientifica.
Per rendere meglio l’idea, supponiamo che l’RTG fino a qualche mese fa producesse 100 W, di cui 90 fossero usati per i cinque strumenti scientifici di bordo, mentre 10 fossero assorbiti dal sistema di smorzamento dei picchi di corrente. Se invece attualmente l’RTG producesse 90 W complessivi, tolti i 10 W per il sistema di smorzamento, rimarrebbero solo 80 W a disposizione della scienza; questi 90 W non sarebbero sufficienti per alimentare sia tutti gli strumenti e sia sistema di smorzamento. Disattivando quest’ultimo però, si tornerebbe ad avere di nuovo a disposizione i 90 W necessari, che verrebbero quindi completamente consumati dalla suite scientifica senza il bisogno di spegnere uno strumento.
Benché in questo modo il voltaggio del sistema di alimentazione del veicolo non sarà più strettamente regolato, quello di entrambe le sonde, anche dopo oltre 45 anni di volo, ha dimostrato di essere relativamente stabile, minimizzando così la necessità di una rete di sicurezza. Ad ogni modo, il team ingegneristico è comunque in grado di tenere monitorato il voltaggio e di prendere le necessarie contromisure nel caso si dovessero verificare delle pericolose fluttuazioni.
Credits: NASA/JPL-Caltech
Qualora questo nuovo approccio nella gestione della potenza dovesse funzionare bene sulla Voyager 2, il team ingegneristico potrebbe implementarlo anche sulla Voyager 1.
«Le fluttuazioni della tensione restano un rischio per gli strumenti, ma abbiamo stabilito che si tratta di un rischio trascurabile e che l’alternativa offre un grosso guadagno in termini di ritorno scientifico, mantenendo quindi tutti gli strumenti accesi più a lungo» ha dichiarato Suzanne Dodd, manager del progetto Voyager presso il JPL. «Stiamo monitorando la sonda spaziale da alcune settimane, e sembra che questo nuovo approccio stia funzionando».
In origine la missione Voyager avrebbe dovuto durare solo quattro anni, inviando entrambi i veicoli spaziali verso Saturno e Giove. A quel punto la NASA ha esteso la missione in modo tale che Voyager 2 potesse visitare Nettuno e Urano. Al momento è l’unica sonda ad aver incontrato i giganti ghiacciati. Nel 1990, la NASA ha esteso la missione ancora, questa volta con l’obiettivo di inviare entrambe le sonde al di fuori dell’eliosfera.
Voyager 1 ha raggiunto il confine nel 2012, mentre Voyager 2, viaggiando più lentamente e in una direzione differente da quella della sua gemella, lo ha raggiunto nel 2018.
Fonte: NASA/JPL
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