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VOYAGER 1
Alle vier wissenschaftlichen Instrumente liefern wieder Daten
von Stefan Deiters
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14. Juni 2024

Alle vier noch aktiven wissenschaftlichen Instrumente der Sonde Voyager 1 liefern wieder lesbare Daten. Damit konnte ein Mitte November 2023 aufgetretenes Problem mit der Datenübertragung von Voyager 1 vollständig gelöst werden. Die Reparatur der Sonde, die sich rund 24 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt befindet, erforderte einige Kniffe.

Voyager

Künstlerische Darstellung einer der beiden Voyager-Sonden im All. Bild: NASA / JPL [Großansicht]

Die beiden 1977 gestarteten Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 sind wahre Weltraumveteranen: Kein anderes von Menschen hergestelltes Objekt ist weiter von der Erde entfernt und liefert noch immer Daten über den interstellaren Raum - und dies Jahrzehnte nach Ende der Hauptmission der beiden Sonden. Bei Voyager 1 allerdings waren am 14. November 2023 Probleme aufgetreten: Die Daten, die die Sonde zur Erde funkte, waren nicht mehr lesbar. Das betraf sowohl die wissenschaftlichen Messungen als auch Daten über den Zustand der Sonde selbst. Viele befürchteten bereits, dass dies das Ende der Mission von Voyager 1 bedeuten könnte.

Doch so schnell wollte das Voyager-Team nicht aufgeben und machte sich an die Fehleranalyse. Im März war dann die Ursache des Problems gefunden: das Flight Data Subsystem (FDS). Es ist für die Zusammenstellung der wissenschaftlichen und technischen Daten zuständig, bevor diese zur Erde gesendet werden. Schwierigkeiten bereitete offenbar nur ein einzelner Chip, auf dem ein Teil der Daten gespeichert war, darunter auch Teile des Softwarecodes des Systems. Dies führte dazu, dass die übermittelten wissenschaftlichen und technischen Daten unbrauchbar waren. Da der Chip nicht repariert werden konnte, beschloss das Team, den betroffenen Code an anderer Stelle im FDS-Speicher zu platzieren.

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Das erwies sich allerdings als schwieriger als gedacht: Kein einziger Speicherplatz war groß genug, um den gesamten Codeabschnitt aufzunehmen. So wurde ein Plan entwickelt, den Code aufzuteilen und und diese Abschnitte an verschiedenen Stellen im FDS zu speichern. Dazu waren auch Codeanpassung an anderen Stellen nötig, damit der Code als Ganzes funktionsfähig blieb. Das Team begann mit dem Code, der für die Zusammenstellung der technischen Daten der Sonde zuständig ist. Am 18. April wurde er an seinen neuen Platz im FDS-Speicher übertragen. Da ein Funksignal zu Voyager 1 22,5 Stunden benötigt, erhielt man erst zwei Tage später die erlösende Rückmeldung, dass die Änderung den gewünschten Effekt hatte: Zum ersten Mal seit fünf Monaten erhielt das Team brauchbare Daten über den Zustand von Voyager 1.

Am 19. Mai führte das Missionsteam den zweiten Schritt des Reparaturprozesses durch und übermittelte der Sonde den Befehl, mit der Übermittlung wissenschaftlicher Daten zu beginnen. Zwei der vier wissenschaftlichen Instrumente kehrten daraufhin sofort in ihren regulären Betriebsmodus zurück. Bei zwei weiteren Instrumenten waren zusätzliche Arbeiten erforderlich, doch nun liefern alle vier Instrumente wieder brauchbare wissenschaftliche Daten.

Die Mehrzahl der Instrumente auf beiden Voyager-Sonden ist inzwischen deaktiviert: Die Radionuklidbatterien an Bord liefern immer weniger Strom, so dass man sich auf die Instrumente beschränkt, von denen man sich den größten wissenschaftlichen Nutzen verspricht. Beispielsweise ist in den Außenbereichen des Sonnensystems nichts "zu sehen", weshalb die Kamera an Bord schon seit vielen Jahren deaktiviert sind. Die jetzt wieder aktiven Instrumente von Voyager 1 untersuchen Plasmawellen, Magnetfelder und Partikel. Voyager 1 und Voyager 2 sind die einzigen Raumsonden, die den interstellaren Raum, d. h. die Region außerhalb der Heliosphäre, direkt untersuchen. Als Heliosphäre bezeichnet man die schützenden Blase aus Magnetfeldern und Sonnenwind, die von der Sonne erzeugt wird.

Voyager 1 ist nun zwar wieder in der Lage, Wissenschaft zu betreiben, aber es sind noch weitere kleinere Arbeiten erforderlich, um die Auswirkungen des technischen Problems zu beheben. Unter anderem werden die Ingenieure die Software zur Zeitmessung in den drei Bordcomputern des Raumschiffs neu synchronisieren, damit sie Befehle zur richtigen Zeit ausführen können. Das Team wird auch Wartungsarbeiten am "digitalen Tonbandgerät" durchführen, das einige Daten für das Plasma Wave Instrument aufzeichnet, die zweimal pro Jahr zur Erde gesendet werden. Die meisten wissenschaftlichen Daten der Voyager-Sonden werden direkt zur Erde gesendet und nicht aufgezeichnet.

Voyager 1 ist mehr als 24 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt, Voyager 2 mehr als 20 Milliarden Kilometer. Einen Mann hätte die vollständige Wiederherstellung des Wissenschaftsbetriebs auf Voyager 1 sicherlich besonders gefreut: Edward C. Stone, der das Voyager-Projekt seit 1972 begleitete und später Direktor des Jet Propulsion Labortory der NASA war. Er trat erst 2022 im Alter von 86 Jahren als Projekt-Wissenschaftler der Voyager-Mission zurück. Er ist am vergangenen Sonntag gestorben.

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Links im WWW
Voyager, Seiten der NASA
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