NASA、ボイジャー1号の詰まったスラスターの交換に成功

47年を経て、スラスタ内部の燃料チューブが二酸化ケイ素で詰まってしまった。これは、宇宙船の燃料タンクのゴム製ダイヤフラムから経年劣化で生じた副産物である。詰まると、スラスタが効率的に力を生み出すことができなくなる。数週間にわたる慎重な計画の後、チームは宇宙船のスラスタを別のセットに切り替えた。

スラスタは液体ヒドラジンを燃料としており、これがガス化されて数十ミリ秒の長さの噴出で放出され、宇宙船のアンテナを地球の方向にゆっくりと傾ける。詰まったスラスタが正常であれば、1日に約40回の短いパルスを伝導する必要がある。

ボイジャー探査機は両方とも、3セットのスラスタ（またはブランチ）を備えている。2セットの姿勢推進スラスタと1セットの軌道修正操作スラスタだ。ミッションの惑星フライバイ中、両方のタイプのスラスタは異なる目的で使用された。

しかし、ボイジャー1号は太陽系から出て不変の経路を進むため、スラスタの必要性はより単純になり、どちらのスラスタブランチを使用しても宇宙船を地球に向けることができる。

2002年、南カリフォルニアにあるNASAジェット推進研究所を拠点とするミッションのエンジニアリングチームは、姿勢制御に使用されていた姿勢推進スラスタ分岐の燃料チューブの一部が詰まっていることに気づき、2番目の分岐に切り替えた。

2018年にその分岐に詰まりの兆候が見られるようになったため、チームは軌道修正操作スラスタに切り替え、それ以来その分岐を使用している。

現在、軌道修正スラスタチューブは、チームが2018年にチューブを交換したときよりもさらに詰まっている。詰まったチューブはスラスタ内部にあり、燃料を触媒床に導き、そこで燃料はガスに変換される。（これらは、スラスタにヒドラジンを送る燃料​​チューブとは異なる。）

チューブの開口部の直径は元々0.01インチ（0.25ミリメートル）だが、詰まりにより0.0015インチ（0.035ミリメートル）、つまり人間の髪の毛の約半分の幅にまで小さくなった。その結果、チームは姿勢推進スラスタのブランチの1つに戻す必要があったという。

スラスターのウォーミングアップ

1980年、あるいは2002年のミッションであれば、異なるスラスタへの切り替えは比較的簡単な作業だった。しかし、宇宙船の老朽化により、主に電力供給と温度に関連した新たな課題が生じた。

ミッションでは、両方の宇宙船で、一部のヒーターを含むすべての重要でない搭載システムをオフにし、徐々に減少する電力供給を節約している。電力供給は、崩壊するプルトニウムによって生成される。

これらの措置は電力削減には効果があったが、宇宙船の温度上昇にもつながり、熱を発生するその他の重要でないシステムの喪失によってさらに悪化した。その結果、姿勢推進スラスタの枝が冷えてしまい、その状態で電源を入れると、スラスタが損傷し、使用できなくなる可能性がある。

チームは、スイッチを入れる前に、これまで必須ではないとされていたヒーターをオンにしてスラスタを温めるのが最善の選択肢だと判断した。しかし、ボイジャー チームが直面した多くの課題と同様に、これは難問を提起した。

宇宙船の電力供給が非常に低いため、必須ではないヒーターをオンにするには、ヒーターに十分な電力を供給するためにミッションで何か他のものをオフにする必要があり、現在動作しているものはすべて必須と見なされる。

問題を調査した結果、まだ作動中の科学機器の1つを一定時間オフにすることは、機器がオンラインに戻らないリスクがあるため、不可能と判断した。追加の調査と計画の後、エンジニアリングチームは、宇宙船のメインヒーターの1つを最大1時間オフにし、スラスターヒーターをオンにするのに十分な電力を確保しても安全であると判断した。

それはうまくいった。8月27日、必要なスラスター分岐が再び作動し、ボイジャー1号を地球に向けるのに役立っていることが確認された。

NASAでボイジャーを管理するジェット推進研究所のボイジャープロジェクトマネージャーであるスザンヌ・ドッド氏は、次のようにコメントする。

宇宙船は、太陽によって作り出された粒子と磁場の泡の外側にある星間空間を探索しており、他の宇宙船が長期間訪れることはないと思われる。ミッションの科学チームは、ボイジャーをできるだけ長く航行させ、星間環境がどのようなものかを明らかにし続けられるように取り組んでいる。

▶︎NASA