Sondy Voyager 1 a 2 jsou po 47 letech s přehledem nejvzdálenější umělá tělesa ve známém vesmíru. Během přípravy tohoto článku se nacházely bezmála 25 a 21 miliard kilometrů daleko a signál k nim ze Země letěl rychlostí světla dobrých 23 hodin. Aktuální pozici můžete sledovat na webu NASA.
Kde jsou právě teď Voyager 1 a 2. Situace v neděli po poledni
Díky svému stáří a charakteru mise se pochopitelně v mnohem liší od podobných těles na oběžných drahách okolo Země a v relativní blízkosti Slunce. To v praxi mimo jiné znamená, že musejí používat úplně jiný zdroj elektrické energie.
470W plutoniová baterie
Voyager 1 a 2 jsou už tak daleko od mateřské hvězdy, že by jim byly naprosto k ničemu i ty nejpokročilejší současné fotovoltaické panely se špičkovou efektivitou přeměny světla na elektřinu. Každá ze sond je proto vyzbrojená trojicí RTG – radioizotopových termoelektrických generátorů konstrukce MHW-RTG. NASA veřejnosti před pár dny připomněla, jak vlastně fungují.
Schéma Voyageru 1. Tubus baterie RTG najdete vlevo dole
Každý z generátorů obsahuje 24 baněk napěchovaných oxidem plutonia-238, který při radioaktivní přeměně (rozpadu) uvolňuje teplo. To následně pohlcují termočlánky a s pomocí Peltierova-Seebekova termoelektrického jevu jej přeměňují na elektřinu (chladící peltierovy články fungují přesně naopak; pod proudem se na jedné straně zahřívají a na druhé chladnou).
RTG mají poločas rozpadu 87 let a jejich tepelný výkon proto v čase postupně klesá. Zatímco při startu v roce 1977 dokázali na sondě generovat úctyhodných 470 W, v roce 2025 je to podle NASA už pouze 220 W na Voyageru 1 a 223 W na Voyageru 2. Každý rok přijdou jednotky RTG o 4 watty výkonu.
Radioaktivní články chladnou a čas se krátí
Optikou dnešní neskutečně efektivní slaboproudé IC elektroniky je to i tak ohromné množství šťávy – moje domácí kino si při večerním sledování Netflixu řekne horko těžko o polovinu –, nicméně tady se bavíme o bezmála půl století starých spotřebičích z dřevních dob počítačové miniaturizace.
Baterie s trojicí radioaktivních článků pro výrobu elektřiny na sondách rodiny Voyager
Pomalu se proto blíží okamžik, kdy už výkon termočlánků nebude stačit. A protože sondy letí z pozemského hlediska téměř naprostou tmou, kterou protínají jen fotony ze vzdálených hvězd (včetně Slunce), jejich osud je zpečetěný.
NASA předpokládá, že s Voyagerem 1 definitivně ztratí kontakt nejpozději někdy zkraje druhé poloviny 30. let. Bohužel to ale není zdaleka jediné nebezpečí a obě sondy se ve skutečnosti mohou odmlčet mnohem dříve.
Hydrazin pomalu ucpává trysky motorů
Zdroj elektřiny pro komunikaci je totiž jedna věc, a tou druhou pak správný náklon antény směrem k Zemi. To je oříšek, obě sondy jsou totiž už tak daleko, že ji musejí nasměrovat s patřičnou citlivostí – není to přece jen domácí Wi-Fi hotspot.
Asi už tušíte, že bezmála půl století staré kosmické sondy nemají žádný všesměrový elektromotor, který by parabolu natočil podobně jako tu televizní na střeše rodinného domu. Stejně tak nemohou směrovat rádiový lalok čistě elektronicky, jak to umějí antény typu fázových polí u radarů a Starlinku, nebo třeba techniky beamformingu z domácích Wi-Fi.
Už jen 47 tisíc let a Voyager 1 prolétne okolo hvězdy AC+79 3888 v souhvězdí Malého vozu, pochlubila se zkraje května NASA. Tak si to nezapomeňte dát do kalendáře
Parabola je pevnou součástí sondy, takže se musí natáčet celá kosmická sonda, k čemuž má po ruce sadu primárních a záložních motorů pro horizontální a vertikální náklon na chemické palivo N₂H₄ (hydrazin). Starají se nejen o správný náklon k Zemi, ale i k orientačním hvězdám – podobně jako v minulosti na moři, kdy se námořníci orientovali podle Polárky a dalších relativně pevných těles na obloze.
Při korekcích se spotřebuje jen drobné množství hydrazinu, takže jeho zásoby mohou vydržet až do příští dekády, chemikálie nicméně postupně ucpává trysky podobně jako vodní kámen pračku. NASA proto už desítky let ulehčuje motorům jednoduše tak, že pro korekce střídá trysky, byť i tak už jsou některé z nich na konci životnosti.
Oprava motoru na dálku po dvaceti letech
Zkraje 21. století se pak jeden motor dokonce zcela odmlčel, přestalo totiž fungovat jeho topné tělísko, které pomáhá vytvářet tah unikajícímu hydrazinu. A protože jsou nyní oba voyagery na několik dlouhých měsíců v rádiovém klidu, protože na Zemi opravujeme klíčový teleskop, který používáme pro jejich rádiovou komunikaci, NASA se rozhodla, že se pokusí ještě před pauzou motor opravit.
Namísto něj totiž dobré dvě dekády používala trysku, která je už téměř kompletně zanesená a životnost mise by se mohla nakonec ještě dramaticky zkrátit. Inženýrům se to nakonec podařilo a problematické topné tělísko se opět na povel rozpálilo jen díky softwarové úpravě.
Obě vesmírně lodě jsou proto nakonec i dokladem neskutečné elektrotechnické houževnatosti.