Wie funktioniert Voyager 1 noch?

Die Voyager waren aufgrund ihres sorgfältigen Designs und der vielen Redundanzen so zuverlässig .

Voyager verwendet drei doppelt redundante Computersysteme pro Raumfahrzeug. Der erste, der CCS, ist nahezu identisch mit dem auf Viking geflogenen und führt Sequenzierungs- und Gesundheitsfunktionen für Raumfahrzeuge aus, zusammen mit neuen, die durch das Hinzufügen der anderen Computer erforderlich sind. Die Formatierung und Übertragung der Telemetriedaten, die vom Flight Data System gehandhabt werden, erfolgt auf Voyager mit Hilfe eines speziell angefertigten Computers. Die Lagesteuerung und Artikulation der Scanplattform werden mit dem dritten Computersystem erreicht.

Ein Konzept des für TOPS vorgeschlagenen STAR-Computers, das auf Voyager anwendbar ist, ist die Ruhephase. Die Projektmitarbeiter von JPL waren der Ansicht, dass die Geräte länger halten würden, wenn sie nicht mit Strom versorgt würden4. Obwohl beide CCS immer mit Strom versorgt werden, laufen selten beide Flugdatensysteme, und beide Lagekontrollcomputer werden niemals gleichzeitig eingeschaltet. In den Doppelspeichern wird keine vollständige Bit-für-Bit-Redundanz aufrechterhalten. Beispielsweise müssen „aufgewendete“ Algorithmen, wie die kurz nach der Trennung vom Booster ausgeführte Auslösesequenz, nicht beibehalten werden5. Auf beide Speicher wird durch den einzelnen aktiven Prozessor in jedem System zugegriffen. Das Flugdatensystem bewahrt eine Kopie seiner Anweisungen in beiden Speichern auf, aber Zwischendaten und Variablen können in jedem Speicher gespeichert werden.

Die Voyager werden während des Fluges regelmäßig mit neuer Software aktualisiert:

Die Programmierung während des Fluges ermöglichte das regelmäßige Hochladen neuer Routinen und Programme in den nichtflüchtigen Speicher und beseitigte die Notwendigkeit großer Speichermengen an Bord.

Sie gehen davon aus, dass diese Computer nicht neu gestartet werden können. Das FDS von Voyager 2 wurde beispielsweise 2010 neu gestartet .

Ingenieure setzten erfolgreich einen Computer an Bord von Voyager 2 zurück, was zu einer unerwarteten Verschiebung des Datenmusters führte, und das Raumschiff sendete am Sonntag, dem 23. Mai, wieder richtig formatierte wissenschaftliche Daten zurück zur Erde. Missionsmanager des Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, waren in Betrieb Das Raumschiff befindet sich seit dem 6. Mai im technischen Modus. Sie haben diese Maßnahme ergriffen, als sie die Quelle der Musterverschiebung auf das Umschalten eines einzelnen Bits im Computer des Flugdatensystems zurückverfolgten, der Daten verpackt, um sie zurück zur Erde zu übertragen. In der nächsten Woche werden Ingenieure die wissenschaftlichen Daten mit Wissenschaftlern des Voyager-Teams überprüfen, um sicherzustellen, dass die Instrumente an Bord des Raumfahrzeugs die Daten korrekt verarbeiten.

Raumfahrzeuge sind im Allgemeinen so gebaut, dass sichergestellt ist, dass der Betrieb fortgesetzt werden kann, selbst wenn Fehler auftreten. Sie haben normalerweise Watchdog-Systeme: eine einfache Schaltung außerhalb des Hauptcomputers, die einen Neustart befehlen kann, wenn der Hauptcomputer zu lange nicht reagiert. Sie haben auch Notfallmodi: einfache Programme, die sicherstellen, dass die Sonde noch kommunizieren kann, wenn die Hauptprogramme ausgefallen sind.

Wie bei Mariner X bahnbrechend, wurde im CCS-Speicher der Voyager 2 eine Notfall-Backup-Sequenz für die Uranus-Begegnung und später für die Neptun-Begegnung gespeichert. Erforderlich aufgrund des Redundanzverlusts, nachdem der primäre Funkempfänger einen internen Kurzschluss entwickelt hat, wird die Backup-Sequenz minimale Experimentsequenzen ausführen und Daten zur Erde übertragen; es belegt 20 % des 4K-Speichers.

Zuverlässigkeit beginnt in der Designphase .

• Sie verwendeten hochwertige, weltraumtaugliche Teile

• Sie konstruierten das Raumschiff so, dass Teile immer gut innerhalb ihrer Toleranzen lagen (dh Teile wurden nicht mit voller Leistung oder nahe ihrer Temperaturgrenzen verwendet).

  Wenn eine siliziumbasierte Komponente für den Betrieb bei einer Sperrschichttemperatur von 110 °C ausgelegt wäre, würden die JPL-Ingenieure eine Kombination aus Sperrschichttemperatur-Derating und hohen Proto-Flight-Temperaturen verwenden, damit die Sperrschichttemperaturen nie über 65 °C steigen. Eine ähnliche Temperaturreduzierung wurde für GaAs-Teile vorgenommen, die typischerweise für einen Betrieb bei 130°C ausgelegt waren.

• Sie minimierten thermische Zyklen: Das Raumschiff wurde auf einer konstanten Temperatur gehalten und die Elektronik wurde eingeschaltet gelassen, anstatt ausgeschaltet zu werden

• Das Design wurde einer Worst-Case-Analyse unterzogen:

  Eine Schaltung wird analysiert, um zu bestimmen, ob die Schaltung richtig funktioniert, wenn alle Umgebungs- und teilebezogenen Parameter auf ihren Worst-Case-Niveaus "gestapelt" werden. Jones erklärte, wie das funktioniert: „Wenn die Verstärkung eines Teils bei hoher Temperatur am schlechtesten ist, wählen Sie diese Verstärkung, und wenn das Teil nebenan bei sehr niedriger Temperatur am schlechtesten abschneidet, wählen Sie diesen Parameter.“

Das Engineering-Team der Voyager ignorierte ihre Vorgesetzten , die nur ein Design wollten, das für die 4 planetaren Begegnungen Bestand hatte:

Mit Blick auf die Zeugnisse der Ingenieure aus der Zeit, als es gebaut wurde, sagte Dodd, dass den ursprünglichen Designern gesagt wurde, sie sollten sich keine Sorgen machen, den interstellaren Raum zu erreichen, und sich darauf konzentrieren, sicherzustellen, dass die Voyager Jupiter und Saturn beobachten können.

„Im Grunde ignorierten sie diese Anweisungen, nickten mit dem Kopf und taten, was sie wollten, damit es in den interstellaren Raum gelangen konnte“, sagte sie.

Bezüglich mechanischer Belastung:

Wie Uwe in den Kommentaren darauf hingewiesen hat, gibt es zu keinem Zeitpunkt der Mission nach dem Start große mechanische Belastungen für die Sonde.

Die Schubdüsen verursachen Stress, aber nicht mehr als ein theoretisches kombiniertes Maximum von 13,3 N, verteilt auf 16 Schubdüsen. Darauf sind die tragenden Konstruktionen ausgelegt.

Während der gesamten Gravitationsunterstützung befindet sich das Raumfahrzeug im freien Fall, so dass es keine Beschleunigung erfährt. Es wird nur eine winzige Gezeitenkraft geben, da ein Ende des Raumfahrzeugs etwas näher am zentralen Körper ist als das gegenüberliegende Ende.

Was die thermische Belastung betrifft, so ist Hitzeeinwirkung ein Problem, aber der Hersteller des Triebwerks stellt sicher, dass die Triebwerke ausreichend durch Strahlung gekühlt werden. Andere Komponenten können etwas Wärmestrahlung von der Wolke der Triebwerke sehen, aber es ist wichtig zu beachten, dass diese Dinge winzig sind und zunächst nicht viel Wärme erzeugen.