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Zum ersten Mal seit fünf Monaten haben NASA-Ingenieure entschlüsselbare Daten von Voyager 1 erhalten, nachdem sie eine kreative Lösung für ein Kommunikationsproblem an Bord des am weitesten entfernten Raumschiffs der Menschheit im Kosmos entwickelt hatten.
Voyager 1 ist derzeit etwa 24 Milliarden Kilometer entfernt und die 46 Jahre alte Sonde hat in den letzten Jahren zahlreiche Macken und Alterserscheinungen gezeigt.
Das jüngste Problem bei Voyager 1 trat erstmals im November 2023 auf, als die Telemetrie-Modulationseinheit des Flugdatensystems begann, ein nicht entzifferbares, sich wiederholendes Codemuster zu senden.
Das Flugdatensystem von Voyager 1 sammelt Informationen von den wissenschaftlichen Instrumenten des Raumfahrzeugs und verpackt sie mit technischen Daten, die seinen aktuellen Zustand widerspiegeln. Die Missionskontrolle auf der Erde empfängt diese Daten im Binärcode oder einer Reihe von Einsen und Nullen.
Doch seit November steckt das Flugdatensystem der Voyager 1 in einer Schleife fest. Obwohl die Sonde in den letzten Monaten weiterhin ein konstantes Funksignal an ihr Missionskontrollteam auf der Erde übermittelte, enthielt das Signal keine verwertbaren Daten.
Das Missionsteam erhielt am 20. April die ersten konsistenten Daten über den Zustand und den Status der technischen Systeme von Voyager 1. Obwohl das Team die Informationen noch prüft, deutet alles, was es bisher gesehen hat, darauf hin, dass Voyager 1 gesund ist und ordnungsgemäß funktioniert.
„Heute war ein großartiger Tag für Voyager 1“, sagte Linda Spilker, Voyager-Projektwissenschaftlerin am JPL, am Samstag. „Wir sind wieder in Kommunikation mit dem Raumschiff. Und wir können es kaum erwarten, die wissenschaftlichen Daten zurückzubekommen.
Der Durchbruch war das Ergebnis einer Reihe cleverer Versuche und Irrtümer und der Aufdeckung eines Rätsels, das das Team zu einem einzigen Chip führte.
Fehlerbehebung Milliarden von Kilometern entfernt
Nachdem das Problem entdeckt wurde, versuchte das Missionsteam, Befehle zu senden, um das Computersystem des Raumfahrzeugs neu zu starten und mehr über die zugrunde liegende Ursache des Problems zu erfahren.
Das Team schickte am 1. März einen Befehl namens „Poke“ an Voyager 1, um das Flugdatensystem verschiedene Softwaresequenzen ausführen zu lassen, in der Hoffnung, die Ursache des Problems herauszufinden.
Am 3. März bemerkte das Team, dass sich die Aktivität in einem Teil des Flugdatensystems vom Rest der verkürzten Daten abhob. Obwohl das Signal nicht das Format hatte, das das Voyager-Team normalerweise sieht, wenn das Flugdatensystem wie erwartet funktioniert, konnte es ein Ingenieur des Deep Space Network der NASA entschlüsseln.
Das Deep Space Network ist ein System von Funkantennen auf der Erde, das der Agentur hilft, mit Voyager-Sonden und anderen Raumfahrzeugen zu kommunizieren, die unser Sonnensystem erkunden.
Das dekodierte Signal beinhaltete ein Auslesen des gesamten Flugdatensystemspeichers.
Durch die Untersuchung der Anzeige ermittelte das Team die Ursache des Problems: 3 % des Speichers des Flugdatensystems sind beschädigt. Ein einzelner Chip, der für die Speicherung eines Teils des Systemspeichers verantwortlich ist, einschließlich eines Teils des Softwarecodes des Computers, funktioniert nicht ordnungsgemäß. Obwohl die Ursache für den Ausfall des Chips unbekannt ist, könnte er abgenutzt oder von einem energiereichen Teilchen aus dem Weltraum getroffen worden sein, sagte das Team.
Der Verlust des Codes auf dem Chip machte die wissenschaftlichen und technischen Daten von Voyager 1 unbrauchbar.
Da es keine Möglichkeit gab, den Chip zu reparieren, entschied sich das Team dafür, den betroffenen Code des Chips an einer anderen Stelle im Systemspeicher zu speichern. Obwohl es ihnen nicht gelang, einen Ort zu finden, der groß genug war, um den gesamten Code aufzunehmen, konnten sie den Code in Abschnitte unterteilen und ihn an verschiedenen Orten im Flugdatensystem speichern.
„Damit dieser Plan funktioniert, mussten sie auch diese Codeabschnitte anpassen, um beispielsweise sicherzustellen, dass sie als Ganzes noch funktionieren“, heißt es in einem NASA-Update. „Jeder Verweis auf die Position dieses Codes in anderen Teilen des (Flugdatensystem-)Speichers musste ebenfalls aktualisiert werden.“
Nachdem sie den Code ermittelt hatten, der zum Verpacken der technischen Daten von Voyager 1 erforderlich war, sendeten die Ingenieure am 18. April ein Funksignal an die Sonde, um den Code an eine neue Stelle im Systemspeicher zu schicken.
Angesichts der enormen Entfernung zwischen Voyager 1 und der Erde dauert es etwa 22,5 Stunden, bis ein Funksignal die Sonde erreicht, und weitere 22,5 Stunden, bis ein Antwortsignal der Raumsonde die Erde erreicht.
Am 20. April erhielt das Team von Voyager 1 die Rückmeldung, dass die clevere Codeänderung funktioniert habe und man endlich wieder lesbare technische Daten von der Sonde erhalten könne.
Erkunden Sie den interstellaren Raum
In den kommenden Wochen wird das Team weiterhin andere betroffene Teile der Systemsoftware verschieben, einschließlich derjenigen, die für die Rückgabe der wertvollen wissenschaftlichen Daten verantwortlich sind, die von Voyager 1 gesammelt wurden.
Ursprünglich für eine Lebensdauer von fünf Jahren ausgelegt, wurden Voyager 1 und ihr Zwilling Voyager 2 1977 gestartet und sind die am längsten einsatzbereiten Raumschiffe der Geschichte. Aufgrund ihrer außergewöhnlich langen Lebensdauer haben die beiden Raumsonden zusätzliche Informationen über unser Sonnensystem und darüber hinaus geliefert, nachdem sie vor mehreren Jahrzehnten ihr vorläufiges Ziel erreicht hatten, an Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun vorbeizufliegen.
Die Sonden wagen sich derzeit durch unerforschte kosmische Gebiete entlang der entlegensten Bereiche des Sonnensystems. Beide befinden sich im interstellaren Raum und sind die einzigen Raumschiffe, die außerhalb der Heliosphäre operieren, der Sonnenblase aus Magnetfeldern und Teilchen, die weit über Plutos Umlaufbahn hinausreicht.
Voyager 2, das normal funktioniert, hat mehr als 12,6 Milliarden Meilen (20,3 Milliarden Kilometer) von unserem Planeten entfernt.
Im Laufe der Zeit kam es bei beiden Raumsonden zu unerwarteten Problemen und Ausfällen, darunter auch zu einem siebenmonatigen Zeitraum im Jahr 2020, in dem Voyager 2 nicht mit der Erde kommunizieren konnte. Im August 2023 nutzte das Missionsteam eine „Shout“-Technik über große Entfernungen, um die Kommunikation mit Voyager 2 wiederherzustellen, nachdem ein Befehl die Antenne des Raumschiffs versehentlich in die falsche Richtung gerichtet hatte.
Das Team geht davon aus, dass es einige Wochen dauern wird, bis es wissenschaftliche Daten von Voyager 1 erhält, und ist gespannt, was diese Daten enthalten.
„Wir wissen nie genau, was mit den Voyagers passieren wird, aber es überrascht mich immer wieder, wenn sie weitermachen“, sagte Voyager-Projektmanagerin Suzanne Dodd in einer Erklärung. „Wir hatten viele Anomalien und sie werden immer schwieriger. Aber wir hatten bisher das Glück, uns davon zu erholen. Und die Mission geht weiter. Und junge Ingenieure schließen sich dem Voyager-Team an und bringen ihr Wissen ein, um die Mission fortzusetzen.
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