NASA mematikan instrumen di Voyager 1 untuk mempertahankan operasional

• Mengirim perintah untuk mematikan instrumen pengamatan partikel bermuatan energi rendah LECP pada Voyager 1 di tengah kondisi kekurangan daya yang semakin parah
• LECP telah beroperasi hampir 49 tahun tanpa henti sejak peluncuran pada 1977, dan mengumpulkan data tentang interstellar medium di luar heliosfer serta cosmic rays
• Pada 27 Februari, selama manuver roll rutin, terjadi penurunan daya yang tak terduga, dan dipilih respons untuk mematikan instrumen sains lebih dulu sebelum sistem perlindungan otomatis aktif
• Saat ini, di Voyager 1 masih beroperasi dua instrumen: penerima plasma waves dan pengukur magnetic fields, yang terus mengirimkan data dari wilayah ruang angkasa yang belum pernah dijelajahi wahana buatan lain
• Dengan mematikan LECP, diperkirakan akan diperoleh waktu tambahan sekitar 1 tahun; setelah itu, melalui uji penghematan daya yang lebih besar bernama Big Bang, diharapkan masa operasi dapat diperpanjang dan LECP berpeluang dinyalakan kembali

---

Langkah penghematan daya Voyager 1

• Mengirim perintah untuk mematikan Low-energy Charged Particles experiment (LECP) pada Voyager 1 dengan tujuan mempertahankan operasional wahana antariksa
  • Pada 17 April, para insinyur JPL di California Selatan mengirimkan perintah tersebut
  • Dalam kondisi daya wahana berbasis sumber listrik nuklir yang terus menipis, penghentian LECP dinilai sebagai pilihan yang paling tepat
• LECP adalah instrumen yang telah beroperasi hampir 49 tahun tanpa terputus sejak peluncuran Voyager 1 pada 1977, dan bertugas mengukur partikel bermuatan berenergi rendah
  • Mencakup pengukuran ion, elektron, serta cosmic rays yang berasal dari tata surya dan galaksi
  • Menyediakan data penting tentang struktur interstellar medium di ruang angkasa di luar heliosfer
  • Juga mendeteksi front tekanan dan wilayah perubahan kerapatan partikel
  • Hanya dua wahana Voyager yang berada cukup jauh dari Bumi untuk dapat memberikan informasi semacam ini
• Voyager 1 dan Voyager 2 sama-sama menggunakan radioisotope thermoelectric generator
  • Perangkat yang mengubah panas dari plutonium yang meluruh menjadi listrik
  • Kedua wahana kehilangan sekitar 4 watt daya setiap tahun
  • Setelah terbang di ruang angkasa selama hampir setengah abad, cadangan daya keduanya kini sangat tipis
  • Penghematan energi diperlukan dengan mematikan pemanas dan instrumen
  • Pada saat yang sama, suhu juga harus tetap dijaga agar jalur bahan bakar tidak membeku

Penurunan daya tak terduga dan perlunya respons

• Pada 27 Februari, selama manuver roll terjadwal rutin, tingkat daya Voyager 1 turun secara tak terduga
  • Jika penurunan daya tambahan terjadi, undervoltage fault protection system pada wahana bisa aktif
  • Sistem perlindungan ini secara otomatis mematikan komponen untuk melindungi wahana
• Jika sistem perlindungan aktif, tim penerbangan harus melakukan proses pemulihan
  • Pemulihan membutuhkan waktu lama
  • Dan juga membawa risikonya sendiri
• Karena itu, tindakan perlu diambil sebelum intervensi otomatis terjadi
  • Mematikan instrumen sains memang bukan pilihan yang diinginkan, tetapi dinilai sebagai opsi terbaik yang tersedia
  • Voyager 1 masih mempertahankan 2 instrumen sains yang tetap aktif
  • Salah satunya adalah penerima plasma waves
  • Yang lainnya adalah instrumen pengukur magnetic fields
  • Kedua instrumen ini tetap berfungsi normal dan terus mengirimkan data dari wilayah ruang angkasa yang belum pernah dijelajahi wahana buatan mana pun

Urutan penghentian instrumen dan rencana pelaksanaan

• Pemilihan instrumen mana yang dimatikan berikutnya bukan keputusan mendadak, melainkan berdasarkan urutan yang telah disepakati sebelumnya
  • Beberapa tahun lalu, tim sains dan tim rekayasa Voyager bersama-sama menyepakati urutan penghentian komponen wahana
  • Urutan tersebut ditetapkan dengan syarat misi tetap mempertahankan capaian ilmiah uniknya
• Masing-masing wahana membawa 10 instrumen dengan set yang sama
  • Hingga kini, 7 instrumen pada masing-masing wahana sudah dimatikan
  • Di Voyager 1, LECP menjadi target penghentian berikutnya
  • LECP pada Voyager 2 telah dimatikan pada Maret 2025
• Voyager 1 kini berada lebih dari 15 miliar mil (25 miliar kilometer) dari Bumi
  • Sekuens perintah penghentian instrumen membutuhkan sekitar 23 jam untuk mencapai wahana
  • Prosedur penghentian itu sendiri memakan waktu sekitar 3 jam 15 menit
• Sebagian komponen LECP tetap dibiarkan menyala
  • Termasuk motor kecil yang memutar sensor melingkar untuk memindai ke segala arah
  • Motor ini mengonsumsi 0,5 watt daya
  • Karena penggunaan dayanya kecil, beban untuk mempertahankannya juga rendah
  • Ini dipilih untuk meningkatkan kemungkinan instrumen dapat dinyalakan kembali jika nanti tersedia daya tambahan

Langkah berikutnya dan rencana Big Bang

• Dengan penghentian LECP, Voyager 1 diperkirakan memperoleh waktu tambahan sekitar 1 tahun
  • Selama periode ini, disiapkan langkah penghematan daya yang lebih besar untuk diterapkan pada kedua Voyager
• Langkah tersebut bernama “the Big Bang”
  • Rencana ini dirancang untuk memperpanjang masa operasional Voyager lebih lama lagi
  • Caranya adalah dengan mengganti sekaligus sekumpulan perangkat yang membutuhkan daya
  • Julukan itu berasal dari metode penggantian banyak perangkat secara bersamaan
  • Beberapa perangkat akan dimatikan dan diganti dengan alternatif yang memakai daya lebih rendah untuk menjaga suhu wahana
  • Tujuannya agar suhu tetap cukup untuk memungkinkan pengumpulan data ilmiah terus berlanjut
• Big Bang akan terlebih dahulu diterapkan pada Voyager 2
  • Voyager 2 memiliki sedikit cadangan daya lebih besar
  • Dan karena lebih dekat ke Bumi, wahana ini menjadi target uji yang lebih aman
  • Uji dijadwalkan pada Mei dan Juni 2026
  • Jika uji berjalan baik, langkah yang sama akan dicoba pada Voyager 1 setelah Juli
  • Jika langkah ini berhasil, ada kemungkinan LECP di Voyager 1 dapat dinyalakan kembali

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Pada 2018, saya mendapat kehormatan mengikuti kelas Ed Stone di Caltech. Pada 1 November, beliau dengan sangat antusias memberi tahu kami “rahasia” bahwa Voyager 2 telah mencapai ruang antarbintang, dan bahkan menunjukkan data nyata yang membuktikannya. Namun, kami harus merahasiakannya sampai siaran pers pada Senin, 5 November. Melihat langsung semangat yang telah ia curahkan ke proyek ini selama hampir 50 tahun adalah momen yang sangat istimewa, dan saya juga merasa sangat beruntung bisa mendengar kisah itu darinya secara langsung. RIP professor

  • Sama sekali bukan untuk meremehkan keberhasilan luar biasa Voyager, dan saya juga ingat pernah mendengar ceramah dari insinyur JPL yang membuat instrumen terkait. Hanya saja, pengumuman "interstellar space" terasa seperti terlalu lama dipakai ulang untuk PR. Selama beberapa waktu, rasanya seperti ada satu artikel serupa setiap bulan, dan saya kecewa karena penjelasan tentang apa yang berbeda dari pengumuman sebelumnya sangat kurang

• Yang masih membuat saya kesal adalah, selain New Horizons, praktis tidak ada wahana antariksa luar-dalam yang benar-benar berfungsi. Fakta bahwa satu wahana yang diluncurkan pada 2006 adalah satu-satunya wahana antariksa luar-dalam operasional tambahan dalam hampir 50 tahun terasa benar-benar memalukan. Teleskop luar angkasa memang bagus, tetapi sekarang tampaknya kita menyerah pada apa pun selain proyek pamer teknologi mutakhir semacam prestige project. Saya sempat menaruh harapan pada rencana seperti Breakthrough Starshot, tetapi sayang suasananya juga terasa seperti terhenti

  • Menakjubkan membayangkan bahwa jika New Horizons kedua diluncurkan saat flyby Pluto, wahana itu sekarang pun mungkin sudah melewati Pluto. Setelah flyby itu, ternyata waktu telah berlalu sebanyak ini. Saya juga terkesan dengan cerita salah satu manajer program di podcast The Moth tentang betapa paniknya situasi ketika New Horizons reboot beberapa hari sebelum flyby. Dari peluncuran pada 19 Januari 2006 hingga pendekatan terdekat Pluto pada 14 Juli 2015 ada 3.463 hari, sedangkan dari 14 Juli 2015 hingga 19 April 2026 ada 3.932 hari, dan melihat angka-angka itu membuat berlalunya waktu terasa lebih nyata
  • Saya penasaran sebenarnya apa lagi yang ingin kita lihat di antariksa sejauh itu. Dengan teknologi sekarang, besar kemungkinan apa pun yang kita luncurkan tidak akan mencapai objek menarik dalam rentang hidup manusia. Untuk sampai ke Pluto dalam masa hidup kita, kecepatannya harus begitu tinggi sehingga akhirnya yang bisa dilakukan hanya flyby cepat. Kalau pun mencari kemungkinan, area sekitar Oort cloud mungkin bisa menarik, tetapi itu pun tampaknya kecil kemungkinannya
  • Menurut saya, sebagian besar masalahnya adalah lintasan bantuan gravitasi (slingshot) yang dimanfaatkan Voyager pada dasarnya sudah tingkat terbaik, dan kesempatan seperti itu adalah peristiwa langka yang hanya muncul sekali dalam beberapa generasi. Artinya, meskipun sekarang kita meluncurkan wahana antariksa luar-dalam sebaik mungkin, pada akhirnya kecepatannya tetap tidak bisa tidak akan cukup lambat
  • Dari yang saya baca juga, saat Voyager diluncurkan ada kondisi yang sangat langka yang memberi keuntungan besar untuk manuver gravitasi. Saya tidak ingat periodenya secara pasti, tetapi saya dengar mungkin itu sesuatu yang hanya terjadi sekali dalam ratusan tahun
  • Voyager sangat diuntungkan oleh penyelarasan planet

• Saya benar-benar ingin lebih memahami bagaimana perangkat yang diluncurkan setahun sebelum saya lahir bisa memungkinkan perubahan konfigurasi yang begitu fleksibel dan operasi seperti ini. Bahkan mikrokontroler di meja saya saja mudah reboot saat kode diperbarui, tetapi Voyager bisa mengonfigurasi ulang jalur daya dan melakukan sesuatu yang pada dasarnya seperti reset "big bang" dengan jeda 23 jam, dan itu benar-benar membuat kepala saya pening. Ditambah lagi saya mendengar bahan bakarnya masih cukup untuk 10 tahun lagi, jadi makin menakjubkan

  • Menurut saya NASA adalah tempat yang merintis banyak hal yang kemudian menjadi dasar desain critical computer systems modern. Sistem Voyager benar-benar tangguh, dan setahu saya mereka bisa langsung mengunggah instruksi assembly baru, menuliskannya ke memori, lalu menjalankan kode baru dengan warm reboot tanpa mematikan daya sepenuhnya. Luar biasa juga foresight dalam merancang perangkat lunaknya agar mudah diperbaiki, serta menambahkan redundansi dan sistem darurat berlapis-lapis. Meski begitu, sulit membayangkan tekanan yang dirasakan orang-orang yang mengunggah kode seperti ini. Walaupun ada simulator dan pengujian berbulan-bulan, tetap saja mereka mengirim perintah yang dalam skenario terburuk bisa merusak wahana, jadi jelas menakutkan
  • Beberapa tahun lalu, ketika satu chip memori di flight data computer Voyager 1 rusak, ada presentasi yang menjelaskan bagaimana tim memulihkannya, dan itu sangat menarik. Mereka menjelaskan arsitektur komputer dan bahkan menunjukkan rutin assembly secara langsung. Tantangannya luar biasa besar: source code perangkat lunak penerbangan hanya ada dalam dokumen Microsoft Word hasil OCR yang penuh typo, prosesor yang digunakan adalah instruction set kustom JPL khusus Voyager sehingga dokumentasinya juga tidak lengkap. Semua orang yang membuat perangkat lunak penerbangan asli sudah meninggal, dan tidak ada assembler, debugger, simulator. Bahkan tidak ada testbed; dua prosesor FDS yang nyata hanyalah yang sedang berada di luar angkasa, dan itu benar-benar terasa luar biasa
  • Microcontroller di meja Anda pun biasanya bisa memperbarui flash internalnya sendiri saat sedang berjalan dengan memanfaatkan bootloader bawaan atau bootloader buatan pengguna. Jadi saya rasa tidak ada alasan untuk memastikan bahwa Voyager benar-benar berjalan “tanpa reboot”
  • Dengan motivasi dan usaha yang cukup, self-updating microcontroller juga bisa dibuat. Kalau benar-benar mau, saya rasa firmware yang setangguh, seandal, dan sefleksibel Voyager pun bisa ditulis. Hanya saja, dalam kebanyakan kasus, biaya dan upaya untuk mencapai kualitas seperti itu terlalu besar untuk bisa dibenarkan

• Saat hari ketika Voyager benar-benar hening akhirnya tiba, saya rasa cukup banyak orang akan terguncang secara emosional. Rasanya mereka benar-benar mesin yang agung

  • Saya harap saya tidak perlu melihat hari itu

• Saya penasaran apakah Voyager 1 dalam beberapa tahun terakhir masih mengirim data yang bermakna secara ilmiah. Upaya untuk terus menjaganya tetap hidup memang sangat bagus, tetapi saya sempat bertanya-tanya apakah misinya pada taraf tertentu sebenarnya sudah selesai

  • Seperti disebut di artikel, Voyager 1 masih memiliki dua instrumen ilmiah yang berfungsi. Satu mendengarkan plasma waves, dan yang lainnya mengukur medan magnet. Keduanya bekerja dengan baik dan terus mengirim data dari wilayah yang belum pernah didatangi wahana buatan manusia mana pun. Karena itu, tim juga fokus mempertahankan kedua Voyager selama mungkin
  • Sebagai contoh, Anda bisa melihat materi seperti tulisan JPL terkait tahun 2021 untuk memahami makna data terbaru
  • Saya sangat merekomendasikan dokumenter It's Quieter in the Twilight. Dokumenter itu membahas tim penerbangan yang mengoperasikan Voyager, dan memperlihatkan cukup mendalam apa sebenarnya yang mereka lakukan dan apa yang sedang dilakukan Voyager sekarang

• Saya berharap Voyager bisa bertahan lebih lama. Kita terikat di Bumi, tetapi memikirkan bahwa wahana-wahana itu terus memperluas batas petualangan antariksa umat manusia terasa sangat memikat dan, di sisi lain, juga menenangkan

• Saya penasaran apakah ada daftar lengkap sistem dan instrumen eksperimen yang masih hidup di kedua wahana itu. Saya ingin melihat secara rinci data apa yang sedang mereka kumpulkan dan kirim sekarang

  • Bisa dilihat di halaman instrumen NASA Voyager

• Jika butuh konteks tambahan, saya ingin merekomendasikan makalah yang sangat bagus yang merangkum Voyager mission status per 2016 oleh seorang insinyur JPL. Isinya memberi gambaran yang baik tentang fungsi setiap instrumen Voyager dan langkah-langkah yang telah diambil tim untuk mempertahankan misi. Saya juga sangat merekomendasikan dokumenter It's Quieter in the Twilight. Dokumenter itu menyoroti seluruh tim Voyager dan upaya mereka untuk terus menjaga program ini tetap hidup, dan saya sangat menyukainya

• Melihat kalimat di artikel, “manuver roll terencana rutin pada 27 Februari”, saya benar-benar kagum bahwa bukan hanya komponen elektronik, tetapi juga komponen mekanis masih hidup hingga sekarang

  • Yang terutama menakjubkan adalah fakta bahwa mereka menggunakan tape drive untuk merekam data pengamatan dan mengirimkannya ke Bumi. Membayangkan satu reel tape dan sabuk drive masih bekerja dengan andal setelah 48 tahun terasa luar biasa
  • Karena cukup banyak mesin dari era itu atau bahkan yang lebih tua yang masih berfungsi sampai sekarang, saya rasa tidak sepenuhnya mengejutkan bahwa wahana ini, yang sejak awal dirancang khusus untuk penerbangan antariksa, masih tetap beroperasi

• Cerita ini mengingatkan saya pada "The Suit" dari Bad Space Comics