NASA Pertahankan Misi Voyager 1 dengan Mengganti Pendorong yang Tersumbat

• Voyager 1, yang telah terbang selama 47 tahun, makin sulit mempertahankan arah komunikasi dengan Bumi karena pendorongnya tersumbat, dan NASA beralih ke set pendorong lain agar misinya dapat terus berjalan
• Penyumbatan terjadi akibat silikon dioksida yang terbentuk karena penuaan tangki bahan bakar lalu menumpuk di saluran bahan bakar; diameter saluran pendorong koreksi lintasan menyusut dari 0,01 inci menjadi 0,0015 inci
• Wahana ini memiliki 2 set untuk kendali sikap dan 1 set untuk koreksi lintasan, dan setelah tanda-tanda penyumbatan pada 2002 dan 2018, opsi yang dapat digunakan terus berkurang
• Prosedur peralihan juga rumit karena keterbatasan daya dan suhu, dan NASA memperoleh waktu untuk menghangatkan pendorong yang diperlukan dengan mematikan pemanas utama selama sekitar 1 jam
• Voyager 1 adalah wahana antariksa pertama yang memasuki ruang antarbintang pada Agustus 2012, dan saat ini berada 15,14 miliar mil dari Bumi, bergerak dengan kecepatan 38.000 mil per jam, sehingga tingkat kesulitan operasinya terus meningkat

---

Peralihan pendorong pada wahana antariksa berusia 47 tahun

• Voyager 1 telah terbang di ruang angkasa selama 47 tahun sambil mengumpulkan data dari luar Tata Surya, dan penuaan perangkat keras akibat penerbangan jangka panjang menjadi variabel utama dalam mempertahankan misi
• Para insinyur NASA baru-baru ini beralih ke set pendorong lain, menggantikan set yang sebelumnya diandalkan, untuk mengatasi masalah pendorong
• Menurut pengumuman NASA, penyumbatan masih ada bukan hanya pada pendorong lama, tetapi juga pada pendorong yang menjadi target peralihan

Saluran bahan bakar yang tersumbat dan opsi yang tersisa

• Saluran bahan bakar di dalam pendorong mengalami penumpukan silikon dioksida, efek samping dari penuaan bagian dalam tangki bahan bakar wahana
• Voyager 1 menggunakan pendorong untuk mengarahkan sikapnya ke Bumi dan mempertahankan jalur komunikasi dengan kendali darat
• Wahana ini memiliki total 3 set pendorong
  • 2 set pendorong untuk kendali sikap
  • 1 set pendorong untuk manuver koreksi lintasan
• Pada tahap awal misi, peran tiap jenis pendorong penting untuk terbang lintas dekat planet, tetapi kini wahana hampir bergerak dalam jalur lurus keluar dari Tata Surya sehingga tidak terlalu sensitif terhadap set mana yang digunakan

Riwayat pergantian setelah penyumbatan menumpuk

• Pada 2002, tim misi NASA Jet Propulsion Laboratory memastikan bahwa sebagian saluran bahan bakar pada set pendorong kendali sikap mulai tersumbat
• Setelah itu, mereka beralih ke set pendorong kendali sikap kedua, tetapi pada 2018 tanda-tanda penyumbatan juga muncul pada set ini
• Sejak saat itu, para insinyur mengandalkan set pendorong koreksi lintasan
• Selama 6 tahun terakhir, pendorong koreksi lintasan tersumbat lebih parah dibandingkan dua set lainnya
  • Diameter asli bukaan saluran bahan bakar adalah 0,01 inci, atau 0,25 mm
  • Kini menyusut menjadi 0,0015 inci, atau 0,035 mm
  • Ini kira-kira setengah lebar rambut manusia
• Pada akhirnya, NASA harus kembali menggunakan salah satu dari dua pendorong kendali sikap

Prosedur yang melewati batasan daya dan suhu

• Peralihan pendorong yang dahulu sederhana kini menjadi prosedur yang jauh lebih hati-hati pada Voyager 1 karena perangkat keras yang menua
• Tim kendali telah mematikan sebagian sistem dan pemanas muatan yang tidak esensial untuk mengurangi penggunaan daya
• Daya memang dihemat, tetapi suhu wahana menjadi lebih rendah, dan menyalakan pendorong yang lama tidak digunakan dalam kondisi dingin berisiko menyebabkan kerusakan
• Karena daya yang tersedia tidak cukup hingga menyalakan kembali pemanas non-esensial pun mengharuskan perangkat lain dimatikan, para insinyur memperoleh waktu untuk menghangatkan pendorong dengan mematikan pemanas utama selama sekitar 1 jam
• Setelah prosedur ini, cabang pendorong yang diperlukan beroperasi normal

Misi yang berlanjut di ruang antarbintang

• Manajer proyek Voyager, Suzanne Dodd, mengatakan bahwa setiap keputusan ke depan membutuhkan analisis dan kehati-hatian yang jauh lebih besar dibandingkan sebelumnya
• Voyager 1 diluncurkan pada 1977, dan berangkat ke luar angkasa kurang dari sebulan setelah wahana kembarnya, Voyager 2
• Dengan memilih lintasan yang lebih cepat, wahana ini lebih dulu meninggalkan sabuk asteroid, lalu mendekati Jupiter dan Saturnus
  • Menemukan satelit Jupiter, Thebe dan Metis
  • Menemukan 5 satelit baru di sekitar Saturnus dan cincin baru bernama G-ring
• Pada Agustus 2012, wahana ini menjadi wahana antariksa pertama yang melewati batas Tata Surya dan memasuki ruang antarbintang
• Voyager 1 saat ini berada 15,14 miliar mil dari Bumi, atau 24,4 miliar km
• Kecepatannya saat ini 38.000 mil per jam, atau 61.155 km per jam
• Awal tahun ini, setelah selama beberapa bulan mengirim data yang tidak dapat digunakan ke kendali darat, wahana ini pulih dari anomali komunikasi
• Mempertahankan misi ini semakin sulit, tetapi NASA terus mengoperasikan Voyager 1

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Saya terus kagum bagaimana tim Voyager bisa melakukan hal seperti ini. 1) Mereka bisa mendiagnosis masalah dari jarak jauh pada perangkat keras setua ini dan yang berada sejauh itu; saya terutama penasaran bagaimana mereka mengukur ukuran lubang pada tabung pendorong
  2) Proses memutuskan tindakan apa yang harus diambil juga menakjubkan. Rasanya mereka tidak punya peralatan uji yang bisa dipakai bereksperimen di lokasi, dan sekalipun ada, sepertinya sulit mereproduksi kondisi sebenarnya. Kalau salah pilih, misinya bisa berakhir, dan kalau Voyager 1 rusak, tidak ada penggantinya
  3) Juga mengagumkan bahwa perangkat yang dibuat pada 1970-an, dengan RAM dalam satuan kB, bisa dikendalikan sedetail ini dan dikonfigurasi ulang dari jarak jauh. Sepertinya ada visi ke depan yang luar biasa saat perancangannya

  • Wahana antariksa Voyager dirancang berdasarkan pengalaman desain dan operasi dari Mariner dan Pioneer, agar bisa beroperasi otomatis dalam jangka panjang tanpa terlalu banyak intervensi manual. Sistem-sistem utamanya memiliki banyak redundansi dan bisa dinyalakan atau dimatikan dari jarak jauh
    Personel program memang terus berganti, tetapi tidak sampai membahayakan kelangsungannya. Selain itu, manajemen program cukup piawai dalam hubungan media dan koneksi politik sehingga terus berhasil mempertahankan anggaran operasional. Ini kontras dengan misi seperti Magellan, yang dikeluarkan dari orbit Venus sementara masih ada propelan tersisa dan beberapa wilayah dibiarkan belum dipetakan
    Di JPL, setahu saya ada atau pernah ada sistem retiree badge yang memungkinkan pegawai pensiun tetap keluar-masuk kantor. Banyak program pada praktiknya sangat terbantu oleh para ahli keras kepala yang datang setiap hari tanpa dibayar, dan bisa belajar dari orang-orang seperti itu benar-benar sebuah privilese
  • Hal yang mengagumkan adalah betapa besarnya pengetahuan organisasi yang dibutuhkan agar operasi bisa terus berjalan setelah begitu banyak tahun. Ini bukan hal yang bisa diatasi hanya dengan melempar beberapa halaman manual ke orang yang baru bergabung
    Banyak orang pasti sudah pensiun, tetapi mereka tetap memahami kompleksitas desainnya. Ini sesuatu yang juga harus kita pahami dan prioritaskan dalam sistem yang kita bangun saat ini
  • Ada dokumenter It's Quieter in the Twilight tentang tim yang menjaga misi Voyager tetap hidup: https://www.youtube.com/watch?v=8vJT8AW0wYw
  • Soal “bukannya mereka juga tidak punya peralatan uji di lokasi?”, saya kira sangat mungkin mereka punya satu atau lebih simulator. Dalam istilah sekarang, ini mendekati digital twin
    Mungkin satu simulator selalu dibuat mencerminkan kondisi wahana saat ini, disinkronkan dari data status yang diterima secara berkala dari wahana sebenarnya. Simulator lain bisa dipakai untuk menguji perubahan pengelolaan dan melihat respons sistem
  • Belum lama ini mereka juga berhasil pulih dari masalah modul RAM yang rusak, dan sekarang kecepatan link nirkabelnya mungkin bahkan di bawah kbit/s

• Disebutkan bahwa “tabung bahan bakar di dalam pendorong tersumbat oleh silikon dioksida, efek samping dari penuaan di dalam tangki bahan bakar wahana”; saya jadi penasaran sebenarnya dari mana SiO2 itu muncul di wahana antariksa. Apakah dari semacam material berbasis silikon?
  Setelah saya cari lagi, disebutkan bahwa “penyumbatan itu berasal dari silikon dioksida, produk sampingan dari diafragma karet pada tangki bahan bakar wahana yang menua”[0]. Mungkin itu karet silikon. Saya tidak tahu karet bisa terurai menjadi pasir
  [0] https://science.nasa.gov/missions/voyager-program/voyager-1/...

  • Strukturnya tampaknya berupa balon karet yang mengandung Teflon, dikembangkan oleh helium di dalam tangki Ti lama untuk mendorong bahan bakar hidrazin (N2H4) keluar. Mungkin N2H4 cukup agresif hingga bisa merusak material era awal antariksa seperti itu
    1: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19810001583/downloads/19...
  • Karet silikon tampaknya berasal dari SiO2, jadi mungkin ini impuritas. Atau mungkin ada reaksi yang melepaskan Si dan O dari polimer, meski saya tidak yakin apakah itu memang mungkin
    https://en.wikipedia.org/wiki/Silicone_rubber
  • Tidak harus silikon. SiO2 adalah komponen yang dibutuhkan dalam semua campuran karet

• Dua minggu lalu di !!Con, Bruce Wagoner dari program Voyager mempresentasikan bagaimana mereka memulihkan masalah memori CMOS yang terjadi setahun lalu
  Pada dasarnya ini debugging buta dengan latensi pulang-pergi 45 jam
  Presentasinya sangat bagus, dan memperlihatkan dengan baik arsitektur komputer wahana serta kesulitan menangani sistem yang sudah begitu tua hingga dokumentasinya saling bertentangan atau bahkan tak bisa dibaca
  https://youtu.be/dF_9YcehCZo?si=W_b3NJ7vgxaYS1__

• Misi Voyager benar-benar pencapaian yang luar biasa. Desain dan kualitas pengerjaan luar biasa yang pasti masuk ke perangkat kerasnya, serta pengetahuan institusional yang mendalam yang dibutuhkan untuk menjaganya tetap berjalan sampai sekarang, sungguh mengundang rasa hormat

• Sepertinya ini tautan yang lebih baik: https://science.nasa.gov/missions/voyager-program/voyager-1/...

• Senang melihat Voyager diberi waktu tambahan. Baru-baru ini saya menonton dokumenter Voyager yang hebat ini: https://www.itsquieterfilm.com/

• Bulan lalu di !!Con saya sangat menikmati menonton Bruce Waggoner dari tim Voyager menyampaikan keynote. Rekamannya naik ke YouTube beberapa hari lalu, jadi momennya pas sekali: https://www.youtube.com/watch?v=dF_9YcehCZo

• Sudah beroperasi selama 47 tahun, tetapi masih punya bahan bakar untuk pengendalian sikap. Saya penasaran bagaimana mereka bisa melakukannya

  • Bukan untuk mengurangi betapa mengesankannya wahana Voyager, tetapi tampaknya sejak awal mereka memang membawa cukup banyak hidrazin. Menurut “Engineering the Voyager Uranus mission”, misi perpanjangan setelah Saturnus memang bukan persyaratan desain, tetapi selalu dijaga sebagai opsi selama tidak mengorbankan tujuan utama misi Jupiter atau Saturnus
    Probabilitas Voyager 2 bisa bertahan 5 tahun lagi dihitung hanya 60~70%, jauh di bawah standar probabilitas keberhasilan NASA yang biasa, tetapi tetap diputuskan untuk dikirim ke Uranus
    Setelah lintas dekat Uranus pun Voyager 2 masih memiliki 48% hidrazin yang pertama kali dimuat ke tangki 8 tahun setengah sebelumnya
    [1]: doi:10.1016/0094-5765(87)90096-8 (bisa dicari di science hub)
  • Kalau saya ingat dengan benar, mereka memakai semacam sumber daya nuklir. Bukan reaktor, melainkan perangkat yang jauh lebih sederhana yang menghasilkan listrik dari panas peluruhan radioaktif
  • Apakah ini bisa dianggap tenaga surya?

• Saya pernah dengar dokumenter-dokumenter Voyager bagus, dan ingin menonton salah satunya bersama putri saya, tetapi NASA terus membuat dokumenter dengan materi yang sudah usang dan tidak lengkap. Saat Voyager benar-benar melampaui batas yang kita kenal, entah berapa banyak kisah menakjubkan lain yang akan muncul?

  • Kalau hanya bilang dokumenter Voyager tanpa menyebut judulnya, orang jadi tidak tahu yang dimaksud yang mana. Ada banyak, dan sebelum menonton sampai selesai juga sulit menilai mana yang bagus. Akan membantu kalau Anda bilang yang ingin Anda tonton itu yang mana
    Sejujurnya, sekarang sedih sekali karena ada begitu banyak dokumen yang sudah tidak bisa diakses lagi

• Pengumuman resmi: https://science.nasa.gov/missions/voyager-program/voyager-1/...
  (https://news.ycombinator.com/item?id=41505008)