ボイジャー探査機は打ち上げから数十年経ってもどうやって進み続けるのか

カリフォルニア州パサデナ（CNN） 1977 年にボイジャー探査機が数週間分離されていたとき、この双子の探査機が 4 年から 45 年に伸びてもなお航行できるとは誰も予想していませんでした。

現在、ミッションチームはボイジャー1号と2号の電源と計器戦略の革新を進めており、両方の探査機が未知の星間領域を探索しながら貴重なデータを収集し続けることができるようにしている。

ボイジャー 1 号は現在、地球からほぼ最も遠い宇宙船です。 それは 150 億マイル (240 億 km) 離れていますが、ボイジャー 2 号は地球から 120 億マイル (200 億 km) 以上を移動しました。 どちらも星間空間にあり、冥王星の軌道を超えて広がる太陽の磁場と粒子の泡である太陽圏の外で活動する唯一の宇宙船です。

太陽圏の保護バブルの外に人類が存在する唯一の存在である 2 つの探査機は、宇宙旅行中も単独で別々の方向に移動します。

太陽系の惑星は 1 つの平面上にあると考えてください。 NASAジェット推進機のボイジャープロジェクトマネージャー、スーザン・ドッド氏によると、ボイジャー1号の軌道は土星を通過した後、惑星面から上昇し外へ出たが、ボイジャー2号は海王星の頂上を通過し、惑星面から下降して外へ出た。 カリフォルニア州パサデナの研究所。

これらの長寿命探査機によって収集された情報は、科学者が太陽圏の彗星のような形状と、星間空間の高エネルギー粒子や放射線から地球をどのように守るかについて学ぶのに役立ちます。

ボイジャー 2 号の貴重なデータは 5 つの科学機器によって取得され、地球に返還されていますが、ボイジャー 1 号には、そのうちの 1 つが以前のミッションに失敗した後も、まだ 4 つの運用機器が残っています。

しかしドッド氏は、「先輩」たちが働き続けるには多大な配慮と監視が必要だと述べた。

「私は彼らを双子の姉妹のように表現しています」とダウド氏はCNNに語った。 「ある人は聴力を失って補聴器が必要で、もう一人は触覚を失った人です。そのため、時間の経過とともに故障の仕方が異なります。しかし全体的には、年齢の割にはかなり健康です。」

ドッド氏によると、1980年代にボイジャー探査機が太陽系を巡回している間、惑星を観察するために設計された機器は、1990年に始まった星間探査ミッションでメモリを再利用するためにオフになっていたという。ボイジャー1号は2012年に大気境界に到達し、低速のボイジャー2号は大気境界を通過した。境界線、2018年。

どちらのボイジャー探査機も放射性同位体熱電発電機に依存しています。 原子力発電は、それに依存するプルトニウムがゆっくりと崩壊し、その熱が電気に変換されるため、年間 4 ワットを失います。 時間が経つにつれて、ボイジャーチームは探査機に計器のヒーターやその他の不要なシステムをオフにするよう命令しました。

「しかし、（ボイジャーは）非常に寒くなるので、燃料ラインを摂氏2度程度の十分な温度に保つ必要があります。」 (華氏35.6度)。 もし彼らが凍ってしまったら、私たちは地球を指す能力を失うかもしれません。 つまり、エネルギーと熱と宇宙船の運用方法とのバランスが重要なのです」とドッド氏は語った。

微妙なバランス

一部のボイジャー探知機は寒いほど機能するため、データ収集の感度が少し高くなるように機器が再調整されたことにチームは嬉しい驚きを覚えました。

ジェット推進研究所のボイジャープロジェクト科学者であるリンダ・スピルカー氏は、「見方の1つは、ボイジャーを山の頂上にある小屋と考えることだ。外はとても寒い。節約するために屋内の電気を消してください」と語った。あなたのエネルギー。またサーモスタットを下げる必要がありますが、それでも問題なく動作します。」

ボイジャー 2 号は、安全機構の一部である小さなバックアップ電源の使用を開始しました。これにより、探査機は今年ではなく 2026 年まで他の科学機器の電源をオフにすることができます。 宇宙船上の電気の流れが急激に変化した場合に機器を保護する安全機構には、バックアップ回路として機能する少量の電力が含まれています。

現在、その電力はボイジャー 2 号の計器を稼働し続けるために使用できます。

探査機の電気システムはまだほぼ安定しているため、研究チームは科学データを収集できるという大きな利益を考えればリスクは小さいと判断した。 チームは引き続きボイジャー2号の取り組みを監視し、変動がある場合にはそれに応じて行動する。

この戦略がボイジャー2号でうまくいけば、ボイジャー1号にも実装される可能性があり、チームは2024年に探査機に搭載されている別の科学機器を停止することを検討する必要がある。

「科学機器の電源を切るのではなく、もう1年分の科学データを取得するために、工学的に非常に創造的なことをしたいと思うかもしれない」とドッド氏は語った。 「それは、決して電力を供給するように設計されていなかった方法で宇宙船に電力を供給します。」

ボイジャー 2 号のプラズマ科学装置はまだ稼働しているため、星間空間のプラズマ密度を直接測定できます。 宇宙プラズマは荷電粒子で構成され、その運動は電気力と磁力によって制御されます。 NASA。

「波と乱流と絶え間ない活動が存在する宇宙の海を想像してみてください。ボイジャーの機器は何が起こっているのかを測定することができます」とスピルカー氏は語った。 「新しい場所に行く前に、そこに着いたら何が見つかるかを予測します。Voyager のおかげで、私たちは驚かれることを学びました。」

科学者たちは、ボイジャーが太陽から遠ざかるにつれてプラズマ密度が減少すると予想していましたが、代わりにプラズマ密度は増加しました。 スピルカー氏は、探査機は太陽から伝わる衝撃を測定して見ることができると述べた。

ボイジャー1号と2号がともに健康である限り、老朽化し​​た探査機は今後何年にもわたって記録破りのミッションを続けることになるだろう。