NASA, tıkanan iticileri değiştirerek Voyager 1 görevini sürdürüyor

• 47 yıldır uçuşta olan Voyager 1, iticilerdeki tıkanma nedeniyle Dünya ile iletişim yönünü korumakta zorlanmaya başladı ve NASA, görevi sürdürmek için başka bir itici setine geçti
• Tıkanma, yakıt tankının yaşlanmasıyla oluşan silisyum dioksitin yakıt hattında birikmesinin sonucu ve yörünge düzeltme iticilerinin boru çapı 0.01 inçten 0.0015 inçe kadar düştü
• Uzay aracında tutum kontrolü için 2 set ve yörünge düzeltme için 1 set bulunuyor; 2002 ve 2018'deki tıkanma işaretlerinden sonra kullanılabilir seçenekler giderek azaldı
• Güç ve sıcaklık kısıtları nedeniyle geçiş prosedürü de zorluydu; NASA, gerekli iticileri ısıtmak için ana ısıtıcıyı yaklaşık 1 saat kapatma yöntemini kullandı
• Voyager 1, Ağustos 2012'de yıldızlararası uzaya giren ilk uzay aracıydı; şu anda Dünya'dan 15.14 milyar mil uzakta saatte 38.000 mil hızla ilerliyor ve operasyon zorluğu artmaya devam ediyor

---

47 yıllık uzay aracında itici değişimi

• Voyager 1, 47 yıldır uzayda uçarak Güneş Sistemi dışından veri topluyor ve uzun süreli uçuş nedeniyle donanım yaşlanması görevin sürdürülmesinde temel değişken haline geldi
• NASA mühendisleri, son itici sorununu çözmek için daha önce güvendikleri set yerine başka bir itici setine geçti
• NASA'nın açıklamasına göre, yalnızca mevcut iticilerde değil, geçiş yapılan iticilerde de tıkanma bulunuyor

Yakıt hattı tıkanması ve kalan seçenekler

• İticilerin içindeki yakıt hattında silisyum dioksit birikti; bu, uzay aracının yakıt tankı içindeki yaşlanmanın bir yan etkisi
• Voyager 1, iticileri kullanarak yönelimini Dünya'ya çeviriyor ve yer kontrolüyle iletişim hattını koruyor
• Uzay aracında toplam 3 set itici var
  • tutum kontrolü için 2 itici seti
  • yörünge düzeltme manevraları için 1 itici seti
• Görevin ilk dönemlerinde gezegen yakın geçişleri için itici türlerinin rolleri önemliydi, ancak şimdi Güneş Sistemi dışına neredeyse düz bir rotada ilerlediği için hangi setin kullanıldığı daha az kritik

Biriken tıkanmaların değişim geçmişi

• 2002'de NASA Jet Propulsion Laboratory görev ekibi, tutum kontrol itici setlerinden birindeki bazı yakıt hatlarının tıkanmaya başladığını doğruladı
• Ardından ikinci tutum kontrol itici setine geçildi, ancak 2018'de bu sette de tıkanma belirtileri ortaya çıktı
• Bundan sonra mühendisler yörünge düzeltme itici setine dayandı
• Son 6 yılda yörünge düzeltme iticileri diğer iki setten daha ağır şekilde tıkandı
  • Yakıt hattı girişinin başlangıçtaki çapı 0.01 inç, yani 0.25 mm idi
  • Şu anda 0.0015 inç, yani 0.035 mm'ye düştü
  • Bu, insan saç telinin genişliğinin yaklaşık yarısı kadar
• Sonuçta NASA, iki tutum kontrol itici setinden birine geri dönmek zorunda kaldı

Güç ve sıcaklık kısıtlarını aşan prosedür

• Eskiden basit olan itici geçişi, bugünkü Voyager 1'de yaşlanan donanım nedeniyle çok daha dikkat gerektiren bir prosedüre dönüştü
• Kontrol ekibi, güç tüketimini azaltmak için bazı zorunlu olmayan yerleşik sistemleri ve ısıtıcıları kapalı tutuyordu
• Bu güç tasarrufu sağladı ama uzay aracının sıcaklığını düşürdü; uzun süredir kullanılmayan iticilerin soğukken çalıştırılması hasar riski taşıyordu
• Zorunlu olmayan ısıtıcıları yeniden açmak için başka cihazları kapatacak kadar güç yetersiz olduğu için mühendisler, iticileri ısıtacak zamanı kazanmak amacıyla ana ısıtıcıyı yaklaşık 1 saat kapatma yöntemini kullandı
• Bu prosedürün ardından gerekli itici kolu normal şekilde çalıştı

Yıldızlararası uzayda süren görev

• Voyager proje yöneticisi Suzanne Dodd, bundan sonraki her kararın geçmişe kıyasla çok daha fazla analiz ve dikkat gerektirdiğini söyledi
• Voyager 1, 1977'de fırlatıldı ve ikiz sondası Voyager 2'den bir aydan kısa süre sonra uzaya çıktı
• Daha hızlı bir rota seçerek asteroit kuşağını önce geçti ve Jüpiter ile Satürn'e yakın geçiş yaptı
  • Jüpiter'in uyduları Thebe ve Metis'i keşfetti
  • Satürn çevresinde 5 yeni uydu ve G-ring adlı yeni bir halka keşfetti
• Ağustos 2012'de Güneş Sistemi sınırını aşarak yıldızlararası uzaya giren ilk uzay aracı oldu
• Voyager 1 şu anda Dünya'dan 15.14 milyar mil, yani 24.4 milyar km uzakta
• Mevcut hızı saatte 38.000 mil, yani saatte 61.155 km
• Bu yılın başlarında, birkaç ay boyunca yer kontrolünün kullanamadığı veriler gönderdikten sonra iletişim anomalisinden kurtuldu
• Görevi sürdürmek giderek zorlaşıyor, ancak NASA Voyager 1'i işletmeye devam ediyor

[GN⁺]

Hacker News yorumları

• Voyager ekibinin bunu nasıl başardığına hâlâ hayret ediyorum. 1) Bu kadar uzak mesafede ve bu kadar eski donanımda sorunları uzaktan teşhis edebilmeleri inanılmaz; özellikle de itici tüplerindeki deliğin boyutunu nasıl ölçtüklerini merak ediyorum
  2) Hangi önlemin alınacağına karar verme süreci de çok etkileyici. Yerinde deney yapabilecek test ekipmanları da yoktur herhâlde; olsa bile gerçek koşulları yeniden üretmek zor olurdu. Yanlış seçim görevin sonu olabilir ve Voyager 1 bozulursa yerine konacak başka bir araç da yok
  3) 1970'lerde üretilmiş, RAM'i kB düzeyinde olan ekipmanın bu kadar hassas biçimde kontrol edilip uzaktan yeniden yapılandırılabilmesi de şaşırtıcı. Tasarım aşamasında inanılmaz bir öngörü varmış gibi görünüyor

  • Voyager uzay aracı, Mariner ve Pioneer'dan edinilen tasarım ve operasyon deneyimi üzerine kurularak, çok fazla manuel müdahale gerektirmeden uzun süre otonom çalışacak şekilde tasarlandı. Ana sistemler çoklu yedekliliğe sahip ve uzaktan açılıp kapatılabiliyor
    Program personeli zaman içinde değişti ama sürekliliği tehlikeye atacak kadar değil. Ayrıca program yönetimi medya ilişkileri ve siyasi bağlantılar konusunda başarılıydı; bu sayede operasyon bütçesini korumayı başardı. Bu durum, yakıtı kalmış olmasına rağmen bazı bölgeleri haritalamadan Venüs yörüngesinden çıkarılan Magellan gibi görevlerle tezat oluşturuyor
    JPL'de emeklilerin ofise girip çıkmaya devam edebilmesini sağlayan bir retiree badge sistemi vardı ya da en azından bir dönem vardı diye biliyorum. Birçok program, fiilen ücretsiz olarak her gün gelip çalışan inatçı uzmanlardan büyük destek aldı ve böyle insanlardan bir şeyler öğrenmek gerçekten ayrıcalıktı
  • Bu kadar uzun süre sonra bile görevi sürdürmek için gereken kurumsal bilginin ne kadar büyük olduğu şaşırtıcı. Yeni katılan birine birkaç kılavuz sayfası vermekle olacak iş değil
    Pek çok kişi emekli olmuş olsa da tasarımın karmaşıklığını hâlâ anlayan insanlar var. Bugün kurduğumuz sistemlerde de bunu anlamamız ve öncelik vermemiz gerekiyor
  • Voyager görevini ayakta tutan ekibi anlatan It's Quieter in the Twilight adlı bir belgesel var: https://www.youtube.com/watch?v=8vJT8AW0wYw
  • “Yerinde test ekipmanı da yoktur herhâlde?” kısmına gelirsek, büyük olasılıkla bir veya daha fazla simülatör vardır. Bugünün diliyle buna dijital ikiz denebilir
    Bunlardan biri muhtemelen sondanın mevcut durumunu sürekli yansıtacak şekilde tutuluyordur ve gerçek sondadan düzenli durum verileri alarak senkronize ediliyordur. Diğer simülatörlerde ise yönetim değişiklikleri denenip sistemin tepkisi görülebilir
  • Yakın zamanda arızalı bir RAM modülü sorunundan da kurtulmuşlardı; şu anda kablosuz bağlantı hızları muhtemelen kbit/s seviyesinin bile altındadır

• “İticinin içindeki yakıt tüpü silikon dioksit ile tıkanmış ve bu, uzay aracının yakıt tankının iç kısmının yaşlanmasının bir yan etkisiymiş” deniyor; uzay aracında SiO2'nin tam olarak nereden geldiğini merak ediyorum. Bir tür silikon bazlı malzeme mi acaba?
  Biraz daha bakınca, “uzay aracının yakıt tankındaki kauçuk diyaframın yaşlanmasıyla ortaya çıkan bir yan ürün olan silikon dioksit nedeniyle tıkanma” denildiğini gördüm[0]. Muhtemelen silikon kauçuktur. Kauçuğun bozunup kuma dönüşebileceğini bilmiyordum
  [0] https://science.nasa.gov/missions/voyager-program/voyager-1/...

  • Yapı, küresel bir Ti tankın içinde helyumla şişirilen, Teflon içeren kauçuk bir balonun hidrazin (N2H4) yakıtını dışarı itmesi şeklinde. Görünüşe göre N2H4, uzay çağının o malzemelerini bile bozundurabilecek kadar agresifti
    1: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19810001583/downloads/19...
  • Silikon kauçuk muhtemelen SiO2'den elde edildiği için bu bir safsızlık olabilir. Ya da Si ve O'nun polimerden ayrıldığı bir reaksiyon olabilir ama bunun gerçekten mümkün olup olmadığını bilmiyorum
    https://en.wikipedia.org/wiki/Silicone_rubber
  • Bunun mutlaka silikon olması gerekmiyor. SiO2, tüm kauçuk karışımlarında gereken bir bileşendir

• İki hafta önce !!Con'da Voyager programından Bruce Wagoner, bir yıl önce yaşanan CMOS bellek sorununu nasıl düzelttiklerini anlattı
  Bu, gidiş-dönüş gecikmesinin 45 saat olduğu bir ortamda yapılan kör bir debug işlemi gibi
  Sunum harika ve uzay aracının bilgisayar mimarisini, ayrıca aşırı eski oldukları için belgelerin birbiriyle çeliştiği ya da okunamadığı durumlarda çalışmanın zorluklarını çok iyi gösteriyor
  https://youtu.be/dF_9YcehCZo?si=W_b3NJ7vgxaYS1__

• Voyager görevi gerçekten olağanüstü bir başarı. Donanıma işlenmiş yüce tasarım ve üretim ustalığı ile, onu bugüne kadar çalışır durumda tutmak için gereken kurumsal derin bilgi insana hayranlık veriyor

• Daha iyi bir bağlantı olabilir: https://science.nasa.gov/missions/voyager-program/voyager-1/...

• Voyager'a biraz daha zaman kazandırılmış olmasına sevindim. Yakın zamanda şu harika Voyager belgeselini izledim: https://www.itsquieterfilm.com/

• Geçen ay !!Con'da Voyager ekibinden Bruce Waggoner'ın açılış konuşmasını izleme zevkine eriştim. Kayıt birkaç gün önce YouTube'a yüklenmiş, zamanlama harika: https://www.youtube.com/watch?v=dF_9YcehCZo

• 47 yıldır çalışıyor olmasına rağmen hâlâ yönelim kontrol yakıtı kalmış. Bunu nasıl başardıklarını merak ediyorum

  • Voyager sondalarının etkileyiciliğini küçümsemek istemem ama başlangıçta oldukça fazla hidrazin yüklenmiş gibi görünüyor. “Engineering the Voyager Uranus mission” makalesine göre, Satürn sonrası genişletilmiş görev tasarım gereksinimi değildi ama Jüpiter ya da Satürn'deki ana görev hedeflerine zarar vermediği sürece hep korunmuş bir seçenekti
    Voyager 2'nin 5 yıl daha dayanma olasılığı %60-70 olarak hesaplanmıştı; bu, NASA'nın olağan başarı olasılığı ölçütlerinin epey altındaydı, yine de Uranüs'e gönderilmesine karar verildi
    Uranüs yakın geçişinden sonra bile Voyager 2, sekiz buçuk yıl önce tanka ilk konan hidrazinin %48'ine hâlâ sahipti
    [1]: doi:10.1016/0094-5765(87)90096-8 (science hub üzerinden bulunabilir)
  • Doğru hatırlıyorsam bir tür nükleer güç kaynağı kullanıyor. Bir reaktör gibi değil; radyoaktif bozunmadan çıkan ısıyla elektrik üreten çok daha basit bir düzenek
  • Buna güneş enerjisi mi demek gerekiyor?

• Voyager belgesellerinin iyi olduğunu duydum ve kızımla bir tane izlemek istiyordum ama NASA belgeselleri sürekli eski ve eksik materyallerle hazırlıyor. Voyager gerçekten bildiğimiz sınırların ötesine geçtiğinde daha ne kadar çok inanılmaz hikâye birikmiş olacak acaba?

  • “Voyager belgeseli” deyince hangi yapımdan söz edildiğini söylemeyince anlamak zor. Bir sürü var ve sonuna kadar izlemeden hangisinin iyi olduğunu anlamak da kolay değil. İzlemek istediğinizin hangisi olduğunu söyleseniz iyi olurdu
    Açıkçası artık erişilemeyen çok fazla belge var; bu gerçekten üzücü

• Resmî duyuru: https://science.nasa.gov/missions/voyager-program/voyager-1/...
  (https://news.ycombinator.com/item?id=41505008)