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Gli ingegneri dell’Agenzia spaziale americana (NASA) sono riusciti a far funzionare una serie di motori di propulsione che non erano stati utilizzati dalla navicella spaziale Voyager 1 per decenni, al fine di risolvere un problema che potrebbe impedire alla navicella spaziale di 47 anni di comunicare con la Terra da miliardi di miglia di distanza.

Quando la Voyager 1 venne lanciata nello spazio il 5 settembre 1977, nessuno si aspettava che la sonda sarebbe stata ancora operativa oggi.

A causa della durata della missione eccezionalmente lunga, la Voyager 1 ha problemi di invecchiamento delle sue parti nelle fredde regioni esterne al nostro sistema solare. Quando si verifica un problema, gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California, devono essere creativi e allo stesso tempo prestare attenzione a come il veicolo spaziale reagisce a eventuali cambiamenti.

Voyager 1 è attualmente la navicella spaziale più lontana dalla Terra, a circa 15 miliardi di miglia (24 miliardi di km). La navicella spaziale opera al di fuori dell’eliosfera – la bolla di campi magnetici e particelle del Sole che si estende ben oltre l’orbita di Plutone – dove i suoi strumenti campionano direttamente lo spazio interstellare.

All’inizio di quest’anno, gli ingegneri hanno scoperto un problema quando un tubo del carburante all’interno di uno dei propulsori della Voyager si è intasato. Se i motori sono intasati, non saranno in grado di generare energia sufficiente per mantenere stabile la navicella. I propulsori della Voyager mantengono la navicella spaziale in un orientamento che le consente di comunicare con la Terra.

Se la Voyager 1 non fosse posizionata in modo tale che la sua antenna fosse puntata verso la Terra, la navicella spaziale non sarebbe in grado di “sentire” i comandi dal centro di controllo o trasmettere dati, secondo Kala Cofield, specialista in relazioni con i media al JPL.

“Se i motori che mantengono l’antenna puntata verso la Terra si bloccassero, la missione sarebbe finita”, ha detto.

Il team si rese conto che avrebbero dovuto inviare comandi alla navicella spaziale per passare a un altro set di motori, ma la soluzione non sarebbe stata semplice.

Questa non è la prima volta che la Voyager 1 ha bisogno di passare a un altro set di propulsori negli ultimi decenni. Fortunatamente, la navicella è dotata di tre set di propulsori: due set di propulsori per la spinta di spinta e un set dedicato alle manovre di correzione della rotta.

La Voyager 1 utilizzò i suoi propulsori per una varietà di scopi durante i suoi sorvoli di Giove e Saturno rispettivamente nel 1979 e nel 1980.

Ora, la navicella spaziale si trova su una traiettoria fissa lontano dal nostro sistema solare, quindi ha bisogno solo di un set di propulsori per mantenere la sua antenna puntata verso la Terra. Per alimentare i propulsori, l’idrazina liquida viene convertita in gas e rilasciata in circa 40 brevi sbuffi al giorno per mantenere la Voyager 1 orientata correttamente.

Col tempo, gli ingegneri scoprirono che il tubo del carburante all’interno dei propulsori poteva ostruirsi a causa del biossido di silicio, un sottoprodotto dell’invecchiamento della membrana di gomma nel serbatoio del carburante. Quando le giranti si intasano, generano meno potenza.

Nel 2002, il team ordinò alla Voyager 1 di passare a un secondo set di propulsori a spinta inversa quando il primo set mostrava segni di blocco. Gli ingegneri sono poi passati nuovamente al gruppo motore a spinta inversa nel 2018, quando anche il secondo gruppo ha mostrato segni di blocco.

Ma quando il team ha recentemente esaminato le condizioni dei motori di correzione della rotta della Voyager, questi erano più intasati rispetto ai due gruppi di motori precedenti.

Quando il team inizialmente convertì il Voyager in motori di correzione della rotta sei anni fa, l’apertura del tubo era larga 0,01 pollici (0,25 millimetri). Ma ora, il blocco lo ha ridotto a 0,0015 pollici (0,035 millimetri), ovvero la metà della larghezza di un capello umano, secondo la NASA.

È tempo di tornare a un’altra serie di trasmissioni specifiche per l’atteggiamento.

Man mano che la Voyager 1 e la sua sonda gemella, Voyager 2, invecchiano, il team della missione spegne lentamente i sistemi non essenziali su entrambi i veicoli spaziali per risparmiare energia, compresi i riscaldatori. Di conseguenza, i componenti della Voyager 1 erano ora molto più freddi e il team sapeva che non poteva semplicemente inviare un comando alla Voyager 1 per passare immediatamente a uno dei propulsori unidirezionali senza fare qualcosa per riscaldarli.

Ma la Voyager 1 non ha energia sufficiente per riaccendere i riscaldatori senza spegnere qualcos’altro, e i suoi strumenti scientifici sono troppo preziosi per essere spenti se non si riaccendono, ha detto il team.

Dopo essere tornati al tavolo da disegno, il team si è reso conto che era possibile spegnere uno dei riscaldatori principali della navicella per circa un’ora, il che avrebbe consentito agli ingegneri di accendere i riscaldatori dei propulsori ed effettuare il passaggio in sicurezza.

Questo piano funzionò e il 27 agosto la Voyager 1 tornò a fare affidamento su uno dei suoi gruppi di propulsione originali per mantenere il contatto con la Terra.

Il team ha adottato misure per utilizzare meno i suoi propulsori e prevede di poter utilizzare altri due o tre anni rispetto al lotto originale, ha affermato Todd Barber, ingegnere di propulsione della Voyager.

Una volta che la navicella avrà esaurito questo set di propulsori, l’unica opzione rimasta alla Voyager 1 sarà un altro set di propulsori già intasato.

“Tutte le decisioni che dovremo prendere in futuro richiederanno molta più analisi e cautela rispetto a prima”, ha affermato in una nota la responsabile del progetto Voyager, Susan Dodd.

Anche la Voyager 2 ha subito scambi di propulsione nel 1999 e nel 2019, e “la situazione lì è meno terribile”, ha detto Barber. La Voyager 2 ha viaggiato a più di 12 miliardi di miglia (20 miliardi di km) dalla Terra.

Le informazioni raccolte da queste sonde di lunga durata aiutano gli scienziati a conoscere la forma cometa dell’eliosfera e come protegge la Terra dalle particelle energetiche e dalle radiazioni nello spazio interstellare.