NASA, Voyager 1’in çalışmayı sürdürmesi için bir ölçüm cihazını kapatıyor

• Güç yetersizliğinin giderek ciddileştiği bir durumda Voyager 1’in düşük enerjili yüklü parçacık gözlem cihazı LECP için kapatma komutu gönderildi
• LECP, 1977’deki fırlatmadan bu yana yaklaşık 49 yıl boyunca kesintisiz çalıştı ve heliosfer dışındaki interstellar medium ile cosmic rays’e ilişkin veriler topladı
• 27 Şubat’taki düzenli roll manevrası sırasında beklenmedik bir güç düşüşü yaşandı; otomatik koruma sistemi devreye girmeden önce bilim cihazlarını kapatma yönünde adım atıldı
• Şu anda Voyager 1’de plasma waves alım cihazı ile magnetic fields ölçüm cihazı olmak üzere 2 cihaz çalışmayı sürdürüyor ve başka hiçbir insan yapımı uzay aracının inceleyemediği bir bölgeden veri gönderiyor
• LECP’nin kapatılmasıyla yaklaşık 1 yıllık ek süre kazanılması bekleniyor; ardından daha büyük güç tasarrufu planı olan Big Bang test edilerek görevin uzatılması ve LECP’nin yeniden etkinleştirilmesi olasılığı hedefleniyor

---

Voyager 1 için güç tasarrufu önlemi

• Voyager 1’in Low-energy Charged Particles experiment (LECP) cihazını kapatma komutu gönderildi; amaç uzay aracının çalışmasını sürdürmek
  • 17 Nisan’da Güney Kaliforniya’daki JPL mühendisleri ilgili komutu gönderdi
  • Nükleer enerji kaynağına dayalı uzay aracında güç giderek azalırken LECP’yi kapatmanın en uygun seçenek olduğuna karar verildi
• LECP, Voyager 1’in 1977’de fırlatılmasından bu yana yaklaşık 49 yıl boyunca kesintisiz çalışan bir cihaz ve düşük enerjili yüklü parçacıkları ölçüyor
  • Ölçülenler arasında iyonlar, elektronlar ve Güneş Sistemi ile galaksi kökenli cosmic rays yer alıyor
  • Güneş küresinin dışındaki uzayda interstellar medium yapısına ilişkin kritik veriler sağladı
  • Basınç cepheleri ile parçacık yoğunluğundaki değişim bölgelerini tespit etti
  • Bu tür bilgileri sağlayabilecek kadar Dünya’dan uzaklaşmış yalnızca iki Voyager bulunuyor
• Voyager 1 ve Voyager 2’nin ikisi de radioisotope thermoelectric generator kullanıyor
  • Bu sistem, bozunan plütonyumdan çıkan ısıyı elektriğe dönüştürüyor
  • Her iki sonda da yılda yaklaşık 4 watt güç kaybediyor
  • Uzayda neredeyse yarım yüzyıl geçirmelerinin ardından güç marjı son derece daralmış durumda
  • Enerji tasarrufu için ısıtıcıların ve cihazların kapatılması gerekiyor
  • Aynı anda yakıt hatlarının donmayacağı kadar sıcaklığın korunması da gerekiyor

Beklenmedik güç düşüşü ve müdahale gerekliliği

• 27 Şubat’taki planlı roll manevrası sırasında Voyager 1’in güç seviyesi beklenmedik şekilde düştü
  • Güçte ek düşüş olması halinde uzay aracının undervoltage fault protection system devreye girebilirdi
  • Bu koruma sistemi, sondanın korunması için bileşenleri otomatik olarak kapatıyor
• Koruma sistemi çalışırsa uçuş ekibinin kurtarma çalışması yapması gerekiyor
  • Kurtarma uzun zaman alıyor
  • Kendi başına da risk taşıyor
• Bu nedenle otomatik müdahaleden önce harekete geçmek gerekiyordu
  • Bilim cihazlarını kapatmak tercih edilen seçenek olmasa da eldeki en iyi seçenek olarak görüldü
  • Voyager 1’de hâlâ çalışan 2 bilim cihazı bulunuyor
  • Bunlardan biri plasma waves alım cihazı
  • Diğeri ise magnetic fields ölçüm cihazı
  • Her iki cihaz da normal şekilde çalışıyor ve başka hiçbir insan yapımı uzay aracının inceleyemediği bir bölgeden veri göndermeyi sürdürüyor

Cihaz kapatma sırası ve uygulama planı

• Sırada hangi cihazın kapatılacağına ilişkin seçim anlık bir karar değil, önceden üzerinde uzlaşılmış bir sıraya dayanıyor
  • Yıllar önce Voyager bilim ekibi ile mühendislik ekibi birlikte uzay aracı bileşenlerinin kapatılma sırası üzerinde anlaşmıştı
  • Sıralama, görevin benzersiz bilimsel kapasitesini koruyacak şekilde belirlendi
• Her sonda aynı 10 cihazlık seti taşıyor
  • Şu ana kadar her sondadaki cihazların 7’si kapatıldı
  • Voyager 1’de sıradaki cihaz LECP idi
  • Voyager 2’nin LECP cihazı ise 2025 Mart ayında kapatıldı
• Voyager 1, Dünya’dan 15 milyar milden fazla (25 milyar kilometre) uzaklıkta bulunuyor
  • Cihazı kapatma komut dizisinin uzay aracına ulaşması yaklaşık 23 saat sürüyor
  • Kapatma prosedürünün kendisi ise yaklaşık 3 saat 15 dakika alıyor
• LECP’nin bazı bileşenleri açık kalacak
  • Sensörleri dairesel biçimde döndürerek her yönü tarayan küçük motor çalışmaya devam edecek
  • Bu motorun güç tüketimi 0,5 watt
  • Güç kullanımı düşük olduğu için açık tutulmasının yükü az
  • Daha sonra ek güç elde edilirse cihazın yeniden açılma olasılığını artırmak için bu yol seçildi

Sonraki adımlar ve Big Bang planı

• LECP’nin kapatılmasıyla Voyager 1 için yaklaşık 1 yıllık ek süre kazanılması bekleniyor
  • Bu süre içinde her iki Voyager’a da uygulanabilecek daha büyük güç tasarrufu önlemleri hazırlanacak
• Bu önlemin adı “the Big Bang”
  • Plan, Voyager görev süresini daha da uzatmak için tasarlandı
  • Güç gerektiren cihaz gruplarını tek seferde değiştirme yaklaşımına dayanıyor
  • Takma ad, birden çok cihazın aynı anda değiştirilmesinden geliyor
  • Bazı cihazlar kapatılıp daha düşük güç tüketen alternatiflerle değiştirilerek uzay aracının sıcaklığı korunacak
  • Amaç, bilimsel veri toplamayı sürdürecek kadar sıcaklık sağlamak
• Big Bang önce Voyager 2 üzerinde uygulanacak
  • Voyager 2’nin güç marjı biraz daha yüksek
  • Dünya’ya daha yakın olduğu için daha güvenli bir test hedefi
  • Testler 2026 Mayıs ve Haziran aylarında planlanıyor
  • Testler iyi giderse Voyager 1’de aynı önlemin Temmuzdan sonra denenmesi planlanıyor
  • Önlem başarılı olursa Voyager 1’in LECP’yi yeniden etkinleştirme olasılığı bulunuyor

[GN⁺]

Hacker News yorumları

• 2018'de Caltech'te Ed Stone'un dersini alma şansına erişmiştim. 1 Kasım'da hoca, Voyager 2'nin yıldızlararası uzaya ulaştığı “sırrını” büyük bir heyecanla paylaşmış ve bunu kanıtlayan gerçek verileri de göstermişti. Ancak 5 Kasım Pazartesi günkü basın bültenine kadar bunu gizli tutmamız gerekiyordu. Neredeyse 50 yılını bu projeye vermiş birinin tutkusunu hemen yanı başımda görmek gerçekten çok özeldi; bu hikâyeyi doğrudan ondan duymak da büyük bir şanstı. Huzur içinde uyusun hocam

  • Voyager'ın olağanüstü başarısını küçümsemek gibi bir niyetim yok; ben de ilgili ölçüm cihazlarını yapan bir JPL mühendisinin konuşmasını dinlemiştim. Ama "interstellar space" duyurusunun PR açısından fazla uzun süre tekrarlandığı hissi vardı. Bir süre her ay benzer bir haber çıkıyormuş gibi gelmişti ve bunun önceki duyurudan farkının ne olduğu yeterince iyi anlatılmadığı için hayal kırıklığı yaratmıştı

• Hâlâ sinir bozucu olan şey, New Horizons dışında doğru düzgün çalışan derin uzay sondalarının fiilen olmaması. 2006'da fırlatılan tek bir sondanın, yaklaşık 50 yılda eklenen tek faal derin uzay sondası olması gerçekten utanç verici hissettiriyor. Uzay teleskopları güzel ama bugünlerde, prestige project türü en ileri vitrin projeleri dışında her şeyden vazgeçilmiş gibi görünüyor. Breakthrough Starshot gibi planlara umut bağlamıştım ama onun da duraksamış gibi görünmesi üzücü

  • Pluto flyby sırasında ikinci bir New Horizons fırlatılsaydı, o sonda şimdiye kadar çoktan Pluto'yu geçmiş olurdu düşüncesi gerçekten çarpıcı. O flyby'den sonra bu kadar zaman geçmiş olması insanı afallatıyor. Üstelik program yöneticilerinden birinin The Moth podcast'inde, flyby'den birkaç gün önce New Horizons yeniden başlatıldığında yaşanan paniği anlatması da akılda kalmıştı. 19 Ocak 2006'daki fırlatmadan 14 Temmuz 2015'teki Pluto yakın geçişine kadar 3.463 gün, ardından 14 Temmuz 2015'ten 19 Nisan 2026'ya kadar 3.932 gün geçtiğini görmek zamanı daha somut hissettiriyor
  • O kadar uzak uzayda daha ne görmek istediğimizi merak ediyorum. Bugünkü teknolojiyle fırlatılan bir şeyin, insan ömrü içinde ilgi çekici hedeflere ulaşamama ihtimali çok yüksek. Pluto'ya yaşam süremiz içinde varabilmek için aşırı hızlı gitmek gerektiğinden, sonunda ancak hızlı bir flyby yapılabildi. Zorlasak belki Oort cloud çevresi ilginç olabilir ama onun da olasılığı düşük görünüyor
  • Sorunun büyük kısmı bence, Voyager'ın kullandığı yerçekimi desteği (slingshot) yörüngesinin fiilen en iyi senaryo olması ve bunun birkaç nesilde bir ortaya çıkan nadir bir fırsat sayılması. Yani bugün yeni bir derin uzay sondasını mümkün olan en iyi şekilde fırlatsanız bile hızı yine de oldukça sınırlı kalacaktır
  • Benim de okuduğuma göre Voyager fırlatıldığı sırada, yerçekimi manevrası için çok büyük avantaj sağlayan son derece nadir koşullar vardı. Tam periyodu hatırlamıyorum ama belki de birkaç yüz yılda bir görülen türden bir durumdu
  • Voyager, gezegen hizalanmasından büyük ölçüde yararlanan bir örnekti

• Ben doğmadan önce fırlatılmış bir sistemin nasıl bu kadar esnek yeniden yapılandırma ve işletim imkânı sunduğunu gerçekten daha iyi anlamak istiyorum. Masamın üzerindeki mikrokontrolcü bile kod güncellemesinde yeniden başlamaya yatkınken, Voyager'ın 23 saat gecikmeyle güç yollarını yeniden düzenleyip neredeyse "big bang" sıfırlaması gibi işlemleri yapabilmesi aklımı durduruyor. Bir de hâlâ 10 yıllık yakıtı kaldığı söylenince daha da şaşırtıcı geliyor

  • NASA'nın, modern critical computer systems tasarımının temelini oluşturan pek çok şeyi öncülük ederek geliştirdiğini düşünüyorum. Voyager sistemi gerçekten çok sağlam ve bildiğim kadarıyla doğrudan yeni assembly komutları yükleyip belleğe yazabiliyor, ardından gücü tamamen kesmeden bir warm reboot ile yeni kodu çalıştırabiliyor. Yazılımı kolay düzeltilebilir tasarlamış olmaları, ayrıca yedeklilik ve acil durum sistemlerini katman katman eklemiş olmaları büyük bir öngörü örneği. Yine de bu kodları yükleyen insanların üzerindeki baskıyı hayal etmek zor. Simülatörler ve aylar süren testler olsa bile, en kötü senaryoda sondanın mahvolmasına yol açabilecek komutlar gönderiyorlar; korkutucu olmaması mümkün değil
  • Birkaç yıl önce Voyager 1'in flight data computer sistemindeki bir bellek çipi arızalandığında, ekibin bunu nasıl düzelttiğini anlatan şu sunum gerçekten çok ilginçti. Bilgisayar mimarisini açıklıyor ve assembly rutinlerini de doğrudan gösteriyor. Özellikle engeller inanılmazdı: uçuş yazılımının kaynak kodu, yazım hataları içeren OCR'dan geçirilmiş bir Microsoft Word belgesinden ibaretti; işlemci ise Voyager'a özel JPL yapımı bir komut seti kullandığı için belgeler de eksikti. Orijinal uçuş yazılımını yazan kişilerin hepsi hayatını kaybetmişti ve ortada assembler, debugger, simulator da yoktu. Test düzeneği bile bulunmadığından, gerçek FDS işlemcilerinin iki tanesinin de uzayda olması özellikle çarpıcıydı
  • Masanızdaki microcontroller da genellikle yerleşik bir bootloader ya da kullanıcı bootloader'ı kullanarak çalışırken kendi flash belleğini güncelleyebilir. Bu yüzden Voyager'ın gerçekten “yeniden başlatma olmadan” çalıştığını kesin varsaymak için bir neden görmüyorum
  • Yeterli motivasyon ve emekle self-updating microcontroller da yapılabilir. Gerçekten istenirse Voyager düzeyinde sağlam, güvenilir ve esnek firmware yazmanın da mümkün olduğunu düşünüyorum. Ama çoğu durumda bu kalite düzeyine ulaşmak için gereken maliyet ve emek haklı çıkarılamayacak kadar büyük oluyor

• Voyager'ların tamamen susacağı gün geldiğinde epey çok insanın duygusal olarak sarsılacağını düşünüyorum. Gerçekten görkemli makineler bunlar

  • Umarım o günü görmem

• Voyager 1'in son birkaç yılda da bilimsel olarak anlamlı veri gönderip göndermediğini merak ediyordum. Onu ayakta tutma çabası elbette çok etkileyici ama görevin belli ölçüde çoktan tamamlanmış olup olmadığını düşünmeden edemedim

  • Makalede de geçtiği gibi, Voyager 1'de hâlâ çalışan iki bilimsel cihaz var. Biri plasma waves dinliyor, diğeri ise manyetik alanı ölçüyor. İkisi de iyi çalışıyor ve insan yapımı hiçbir uzay aracının gitmediği bir bölgeden veri göndermeyi sürdürüyor. Bu yüzden ekip de iki Voyager'ı mümkün olduğunca uzun süre çalışır tutmaya odaklanmış durumda
  • Örneğin JPL'nin 2021 tarihli ilgili yazısı gibi kaynaklara bakarsanız son verilerin anlamını görebilirsiniz
  • It's Quieter in the Twilight belgeselini gerçekten tavsiye ederim. Voyager'ı işleten uçuş ekibini ele alırken, onların tam olarak ne yaptığını ve Voyager'ın şu anda neyle meşgul olduğunu epey derinlemesine gösteriyor

• Keşke Voyager'lar daha uzun süre dayanabilse. Biz Dünya'ya bağlıyız ama o sondaların insanlığın uzay macerasının sınırını genişletmeye devam ettiğini düşünmek hem büyüleyici hem de bir bakıma teselli verici

• İki sondada da hâlâ hayatta olan sistemlerin ve deney cihazlarının tam listesi var mı diye merak etmiştim. Şu anda tam olarak hangi verileri toplayıp gönderdiklerini ayrıntılı görmek isterim

  • Bunun için NASA Voyager instruments sayfasına bakabilirsiniz

• Ek bağlam gerekiyorsa, bir JPL mühendisinin 2016 itibarıyla Voyager mission status özetini çıkardığı çok iyi bir makaleyi tavsiye etmek isterim. Voyager'daki her cihazın ne yaptığını ve ekibin görevi sürdürmek için ne tür önlemler aldığını iyi özetliyor. Ayrıca It's Quieter in the Twilight belgeselini de güçlü biçimde öneririm. Voyager ekibinin tamamını ve programı yaşatmak için gösterilen çabayı ön plana çıkarması çok etkileyiciydi

• Haberde geçen “27 Şubat'taki rutin planlı roll manevrası” ifadesini görünce, elektronik parçaların yanı sıra mekanik parçaların da hâlâ çalışıyor olması beni gerçekten şaşırttı

  • Gözlem verilerini kaydedip Dünya'ya göndermek için tape drive kullanmaları özellikle hayranlık uyandırıcı. 48 yıl sonra bile bir teyp makarasının ve sürücü kayışının güvenilir biçimde çalıştığını düşünmek inanılmaz
  • O dönemden ya da daha eski dönemlerden bugün hâlâ çalışan epey makine var; bu yüzden baştan uzay uçuşu için özel olarak tasarlanmış bu sondanın hâlâ çalışıyor olması aslında o kadar da akıl almaz sayılmaz

• Bu hikâye bana Bad Space Comics'in "The Suit" çizimini hatırlattı