NASA、最後の切り札のようなスラスター修理でVoyager 1を再生

 (theregister.com)
1 ポイント 投稿者 GN⁺ 2025-05-17 | 1件のコメント | WhatsAppで共有
  • NASA JPLは、1977年に打ち上げられ本来の任務より40年以上長く稼働してきた Voyager 1 で、2004年以降停止したとみなされていた主ロールスラスターを2025年3月に復旧
  • このスラスターは追跡星を基準に姿勢を保ち、高利得アンテナ が地球を向くようにする装置で、探査機は現在地球から156億マイル、約250億km以上離れている
  • 使用中だったバックアップのロールスラスターは、燃料ラインの 残留物の蓄積 により早ければ2025年秋にも故障する可能性があり、姿勢維持と通信そのものが危うい状況だった
  • 地球からコマンドを送れる唯一の十分に強力なアンテナであるオーストラリアの DSS-43 70mディッシュは、2026年2月までアップグレード中で、2025年8月と12月にのみ短時間利用可能
  • ヒーターが切れた状態でスラスターが自動点火すると小さな爆発が起きる恐れがあったが、23時間以上かけて戻ってきた信号でヒーター復旧と作業成功が確認された

20年以上停止したと考えられていたスラスターの復旧

  • NASA Jet Propulsion Laboratoryは、2025年3月に Voyager 1の主ロールスラスター復旧作業 を完了
  • 復旧対象はVoyager 1の 主ロールスラスター
    • 宇宙船を追跡星に合わせて整列させるのに使われる
    • この追跡星は、高利得アンテナが地球を向くよう維持するための基準となる
  • Voyager 1は地球から156億マイル、約250億km以上離れており、どの望遠鏡の到達範囲も超えた位置にある

バックアップスラスターと地上コマンド窓の制約

  • 主ロールスラスターは、2004年に内部ヒーター2基が電力を失った後に停止し、Voyagerのエンジニアたちは長年 故障して修理不能 と見ていた
  • その後使用していたバックアップのロールスラスターは、燃料ラインへの残留物蓄積によって危険な状態になっていた
    • この問題は、早ければ2025年秋にも故障につながる可能性がある
    • ロールスラスターがなければVoyager 1は正しい姿勢を維持できず、最終的には通信圏外へ漂流する恐れがある
  • 地球からVoyager探査機にコマンドを送れる唯一の十分に強力なアンテナは、オーストラリアの DSS-43 ディッシュ
    • 直径は230フィート、約70m
    • 2026年2月までアップグレードのため運用停止中
    • 2025年8月と12月にのみ短い運用ウィンドウがある
  • 他の地上ディッシュでもVoyagerからのデータは受信できるが、コマンド送信の機会はその運用ウィンドウに限られる

小さな爆発の危険を引き受けた手順

  • チームは、2004年に失敗した主ロールスラスターを再検討し、2つの可能性を残していた
    • ヒーターは実際には故障していない可能性がある
    • 回路の攪乱で電源スイッチが切り替わり、それを戻せばスラスターが再びオンラインになる可能性がある
  • 手順は、主ロールスラスターの ヒーター電源 を復旧した後、Voyager 1が追跡星から十分に外れるようにするものだった
    • 宇宙船の搭載システムは姿勢ドリフトを検知すると、自動でスラスターを点火して経路を補正する
  • ヒーターがまだ切れたままの状態で休眠中のスラスターが自動点火すると、小さな爆発 が起きる恐れがあった
  • Voyager 1から地球まで無線信号が届くには23時間以上かかるため、チームはほぼ1日結果を知ることができなかった

成功の信号と続く老朽化の問題

  • 返信信号が到着したとき、Voyagerチームはスラスターのヒーターが再びオンラインになったことを示す信号を確認し、試みは成功した
  • Voyagerミッションの推進責任者Todd Barberは、そのスラスターを停止したものと判断したのは妥当だったが、あるエンジニアが別の原因と修理の可能性を思いついたと語った
  • Voyager 1は最近も、数か月にわたって有効なデータの代わりに意味のないデータを送っていたが、復旧したことがある
  • 電力低下とシステム故障のため、2機のVoyager探査機は科学機器を停止しなければならなかった
    • Voyager 1は以前にもスラスター問題を経験している
    • それでも探査機は星間空間の縁で運用を続けている

まだ終わっていない最も遠い人工物

  • Voyager 1とVoyager 2は現在存在する 最も遠い人工物
  • 2機の宇宙船はいずれ最終的に暗くなり、太陽系の外側の宇宙に向けた最も遠い観測の窓も閉じることになる
  • 今回の復旧により、Voyager 1は当面のあいだ運用を続けられるようになった

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1件のコメント

 
GN⁺ 2025-05-17
Hacker News のコメント

  • It's Quieter in the Twilight は、関係するエンジニアたちを扱った2022年の映画。
    予告編: https://www.youtube.com/watch?v=8vJT8AW0wYw、広告付き無料版: https://www.youtube.com/watch?v=RIP1p5gAoak

    • この素晴らしい映画の一部では、オーストラリア・キャンベラにある Deep Space Network 70メートルアンテナが数か月にわたって停止する過程が描かれている。
      偶然にも、Voyager 1 のスラスターに関する新しい JPL のプレスリリースでも、同じアンテナが追加アップグレードのため、2025年5月から2026年2月まで再び長期間停止すると説明している。Neptune フライバイ後に黄道面の南側へ飛んでいった Voyager 2 に送信できる唯一のアンテナだ。スペインとカリフォルニアの DSN 局は、Saturn フライバイ後に黄道面の北側へ飛んでいった Voyager 1 には今も送信できる。The Register の記事と JPL のプレスリリースで引用されている Todd Barber も映画に登場する。

  • この修正を送ってから数時間後に成功確認を受け取る達成感がどれほどのものか、想像もつかない。
    その高揚感を、残りのキャリアずっと追い求めることになりそう。

    • もちろん影響の大きさははるかに小さいが、通信チェスを勧めてみてもいい。
      過去の自分が天才だったのかバカだったのかを、ずっと思い返しながら生きることになる。
    • 今では何日も待つ領域に入っている。
      行きに1日以上、帰りにも同じくらいかかる。成功した時の歓喜は本当に素晴らしいだろうけど、48時間そわそわ座っているのはどうだろう。
    • 動作したというのは当然、素晴らしい結果だ。でも JPL が言っていた代替案、「小さな爆発を起こすかもしれない」も興味深かっただろう。
      ある種、火か氷かという結末だ。https://www.poetryfoundation.org/poems/44263/fire-and-ice
    • 失敗すれば、これから永遠に Voyager I を文鎮化した人になる。
      そのコミットを送る前のプレッシャーを想像してみてほしい。
    • 文字どおり数十億マイルの彼方に手を伸ばし、誰もが終わったと思っていたものを蘇らせる仕事だ。

  • 「現在使用中の予備ロールスラスターは、燃料ラインに残留物が蓄積して危険になった」というのは、この探査機が経験していることがあまりにも人間的な体験のように感じられる。

  • 双曲線燃料システムで残留物がどこから来るのか気になっていたなら、答えは劣化したゴム部品に由来する **SiO2（シリカ）**だ。
    「47年後、スラスター内部の燃料チューブが二酸化ケイ素で詰まった。これは宇宙機の燃料タンクにあるゴム製ダイヤフラムが経年劣化して生じる副産物とみられる。」
    ┕ https://science.nasa.gov/missions/voyager-program/voyager-1/...
    関連する NTRS 文書を見つけた HN コメントもあった。「ヘリウム供給で、タンク内の Teflon を含むゴム製バルーンを膨らませ、球形の Ti タンクから Hydrazine（N2H4）燃料を押し出す。N2H4 は、あの宇宙時代の素材すら劣化させるほど強力だったようだ。」
    https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19810001583/downloads/19...
    ┕ https://news.ycombinator.com/item?id=41525267

  • 23世紀に V’Ger が戻ってきて、自分の旅の話を聞かせてくれる日が楽しみだ。
    https://en.m.wikipedia.org/wiki/Star_Trek:_The_Motion_Pictur...

  • 50年前の技術に対して、超低帯域リンクで、数時間単位の遅延を受け入れ、物理的アクセスもなく、リンクを永久に失ったり装置を文鎮化したりせずに無線アップデートを行うというのは驚きだ。
    Viking Computer Command Subsystem（CCS）を調べてみたが、公開文書はほとんどなかった。

    • 宇宙には空気がないのだから、無線アップデートではなく虚空越しのアップデートなのでは？
    • いつも運が良かったわけではない。Mars Global Surveyor は誤ったアップデートで文鎮化した。

  • こういう瞬間を見ると、NASA のロゴを見るたびに腕に鳥肌が立つ理由をはっきり思い出す。
    単なる科学ではなく、インスピレーションを与える驚くべき人類の偉業だ。NASA チームの見事な仕事だ。

    • 数十年にわたる人間の好奇心、粘り強さ、創造性が小さな宇宙機1機に込められ、今も太陽系の縁から私たちにささやき続けている。
    • さらに鳥肌が立つのは、Voyager がまもなく光速で1日分の距離まで到達するという点だ。
      完全にSFの領域のように聞こえるが、現実だ。
    • NASA には、あり得ないほど低い確率を突破した成功談がとてつもなく多く、「つまらないミスで全部爆発した」という話は相対的に少ないというのが、正直おかしいくらいだ。
      Climate Orbiter の「メートル法をヤード・ポンド法に変換するところでミスした」みたいな話が1つあれば、Apollo 13 の乗組員が四角い部品を丸い穴に合わせて呼吸できるようにした奇跡のような話が3つはある。もちろん Apollo 1 のように「加圧された純酸素の缶の中に人と電線を入れた」という事例もあるが、Perseverance Rover の「ロケットで自分を浮かせるクレーンを作り、1トンのローバーをワイヤーでそっと地面に降ろした」という事例もある。
    • NASA は優れた広報会社だ。本当のヒーローは、NASA がロゴを貼る CalTech-JPL、Arizona State、そしてその他の機関だと思う。
    • 私の子どもたちは、おそらく SpaceX のロゴに似た反応を示すと思う。
      私はスペースシャトルの打ち上げを見て育ち、父は月面着陸を見て育ち、今度は私の子どもたちがその境界がさらに押し広げられるのを見ている。SpaceX のロケットをタワーがつかむ場面は本当に格好よく、子どもたちは驚嘆していた。音楽を流すマネキンと一緒に車を宇宙へ送った時も、子どもたちはものすごく興奮していた。誰がそんなことをするんだと思うが、子どもたちにとっては純粋に刺激的なのだ。次の世代のエンジニアたちは、彼をヒーローとして見ると思う。Musk は宇宙に対する少年のような驚きを失っていないのだと思う。途方もない富も、それを奪えなかった。私の子どもたちのロールモデルになってくれて、とても感謝している。同意できない行動はあるか？ ある。だが、子どもたちに非常に前向きで可能性を開く影響を与えているので、彼らのヒーローを壊したくはない。子どもが「パパ、僕の列車を作る計画を見せてもいい？」と言い、その好奇心と驚きを「Elon Musk のロケットみたいに、パパ」と結び付けるのを聞くのは、本当に満たされる。

  • 1977年に打ち上げられたものと今も通信し、今も科学を行い、命令に応答しているという事実が驚きだ。
    うまくいったか確認するのに23時間待たなければならないとしても。

    • 「うまくいったか確認するのに23時間」だなんて、私の最後の海外外注チームより速い。
    • 運が良ければ46時間だ。
      コマンドが宇宙機に到達するのに23時間、宇宙機の応答が地球に届くのにさらに23時間かかる。運が良い場合というのは、Voyager プロジェクトが Deep Space Network のアンテナ時間を他のプロジェクトと競わなければならないからだ。46時間間隔で2つのスロットを確保できなければ、コマンドが受信され正常に処理されたかを確認するには、遅れて届くテレメトリに頼ることになる。

  • この夏、JPL Deep Space Network で働くインターンのオファーを受けたが、大学院の学位を終えなければならず断った。
    これが起きている間、そこにいられたらよかったのに。また運が巡ってくることを願っているが、最近は資金事情が良くない。

  • やるべきことは分かった。そのスラスターシステムを設計した人を見つけて公然と叱りつけ、カタルシスを得て、将来への備えをしなかったと責めるべきだ…