»Big Bang« ist eigentlich kein Begriff, den die NASA gern zur Beschreibung ihrer Raumfahrtmissionen verwendet – erst recht nicht für ihre geliebten Zwillingssonden Voyager 1 und 2, die seit bald 50 Jahren durch den Weltraum reisen. Doch genau diesen Spitznamen trägt nun ein besonders heikler Eingriff, den Ingenieure erfolgreich an Voyager 2 durchgeführt haben. Sie sind überzeugt, dass dieser Schritt die Lebensdauer der Sonde um weitere zwei Jahre verlängern wird. Voyager 1 ist als Nächstes an der Reihe.

Für Kareem Badaruddin, Missionsleiter und Systemingenieur am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Kalifornien, ist es »das Wichtigste, was wir seit Jahrzehnten an den Voyager-Sonden gemacht haben«.

Die beiden Sonden nehmen seit jeher eine Sonderstellung unter den NASA-Raumfahrzeugen ein. Beide starteten im Jahr 1977, wobei Voyager 2 etwa drei Wochen vor Voyager 1 abhob. Voyager 1 schlug jedoch eine andere Flugbahn ein, holte auf und überholte schließlich die Schwester. Im März 1979 flog Voyager 1 an Jupiter vorbei und im November 1980 an Saturn und dessen größtem Mond Titan. Voyager 2 absolvierte eine »Grand Tour« durch das äußere Sonnensystem und führte die einzigen Vorbeiflüge an Uranus und Neptun durch, die die Menschheit bisher unternommen hat.

Mit der neuesten Maßnahme wollen die Ingenieure ein Problem lösen, das die Sonden seit Langem begleitet: Wie hält man sie am Laufen, obwohl ihre Energiequelle immer schwächer wird? Beide verfügen über eine auf Plutonium basierende, nukleare Energiequelle, die Strom und Wärme erzeugt. Doch mit der Zeit sinkt nicht nur die Anzahl der Zerfälle, auch der Wirkungsgrad der Thermoelemente, die Wärme in elektrischen Strom umwandeln, nimmt ab. Daher geht die verfügbare Leistung der Sonden Jahr für Jahr um etwa vier Watt zurück.

Akribische Überwachung der Systeme

Die NASA sah sich deshalb bereits gezwungen, nach und nach wissenschaftliche Instrumente abzuschalten. Gleichzeitig erzeugen jedoch sowohl der radioaktive Zerfall des Plutoniums als auch die von ihm angetriebenen Systeme die Wärme, die die Voyager-Sonden betriebsfähig hält. Würden etwa die Treibstoffleitungen zu einem der Steuertriebwerke einfrieren, wäre dies das Ende der Mission.

Seit Jahren entgehen die Voyager-Sonden diesem Schicksal nur knapp. Experten überwachen die Energieversorgung der Raumfahrzeuge akribisch und planen sorgfältig, wann einzelne Instrumente abgeschaltet werden müssen, um die Missionen so lange wie möglich fortzuführen. Doch die Lage wurde zuletzt zunehmend kritisch und machte ein entschiedenes Eingreifen erforderlich.

»Jeden Prozess, jedes Kommando und jede Entscheidung müssen wir hinterfragen: Hilft uns das wirklich? Ist das unter den heutigen Bedingungen die beste Lösung für die Mission?«Kareem Badaruddin, Missionsleiter

Dabei hatte niemand erwartet, dass die Sonden überhaupt so lange durchhalten würden. Die Instrumente, mit denen sie nun das interstellare Medium untersuchen, wurden eigentlich für die Beobachtung von Planeten konzipiert. Die Bordcomputer stammen noch aus der Zeit der Lochkarten, und die Modelle, mit denen die möglichen Folgen neuer Kommandos getestet werden, entstanden erst ein Vierteljahrhundert nach dem Start. Einige inzwischen entscheidende Parameter lassen sich gar nicht direkt messen, etwa die Temperaturen in den kältesten Abschnitten der Treibstoffleitungen. Dass dort jemals Frost ein Problem werden könnte, spielte bei der ursprünglichen Missionsplanung keine Rolle, weshalb entsprechende Sensoren nie eingebaut wurden.

Diese Herausforderungen zwingen die NASA-Ingenieure dazu, beim Voyager-Programm anders vorzugehen als bei anderen Missionen. »Wir können die Dinge nicht einfach so machen, wie wir sie sonst tun«, sagt Badaruddin. »Jeden Prozess, jedes Kommando und jede Entscheidung müssen wir hinterfragen: Hilft uns das wirklich? Ist das unter den heutigen Bedingungen die beste Lösung für die Mission?«

Genau diese Haltung führte zum »Big Bang« – einem Manöver, das die Energie- und Wärmesituation der Raumfahrzeuge verbessern soll. Dabei wurden drei Geräte gleichzeitig abgeschaltet – ein altes Magnetband-Aufzeichnungsgerät sowie zwei Heizungen – und zeitgleich drei andere Systeme eingeschaltet: zwei alternative Heizungen und ein Antriebsinstrument. Dieses sorgfältig abgestimmte Vorgehen senkt den Energiebedarf um fast zehn Watt pro Jahr, ohne dass kritische Komponenten zu stark auskühlen. »Mittlerweile ist praktisch alles eine Heizung, egal wofür es ursprünglich gedacht war«, sagt Badaruddin.

Mindestens zwei zusätzliche Betriebsjahre

Ende 2025 und Anfang 2026 verbrachten die Ingenieure Monate damit, über diese Strategie nachzudenken. Zu dieser Zeit war die einzige Antenne, die mit Voyager 2 kommunizieren konnte, ohnehin wegen Wartungsarbeiten außer Betrieb. Trotz der vielfältigen Risiken waren die Missionsspezialisten überzeugt, dass es der richtige Weg ist. »Wir konnten es uns nicht leisten, einen Fehler zu machen oder mit unserer Einschätzung danebenzuliegen«, betont Badaruddin.

»Wir lieben diese Raumsonden und werden alles dafür tun, dass ihre Mission so lange wie möglich weitergeht«Kareem Badaruddin, Missionsleiter

Daher entwickelten sie zunächst einen Leistungs- und einen Wärmetest, die Voyager 2 im Mai und Juni beide erfolgreich absolvierte. Das eigentliche »Big Bang«-Manöver fand im Juli statt und war Mitte des Monats abgeschlossen. Nun durchläuft Voyager 1 dieselbe Prozedur; das Team rechnet damit, alle Tests in den kommenden Wochen abzuschließen. »Zuletzt haben wir den Leistungstest gemacht, und er lief hervorragend«, berichtet Badaruddin.

»Ich will nichts heraufbeschwören, aber der ›Big Bang‹ verlief erstaunlich reibungslos«, ergänzt er. »Bei Voyager 2 sind wir fertig, und alles lief exakt nach Plan. Bei Voyager 1 sieht bisher ebenfalls alles sehr gut aus.«

Die Ingenieure hoffen, dass das Manöver beiden Sonden etwa zwei zusätzliche Betriebsjahre schenkt. In der Zwischenzeit sind die Voyager-Raumfahrzeuge dabei, weitere Rekorde zu brechen, die beim Start unvorstellbar erschienen: Im November 2026 wird Voyager 1 eine Entfernung von einem Lichttag zur Erde erreichen. Zudem hofft das Team, beide Sonden im kommenden Jahr noch bis zu ihrem 50. Jubiläum im All betreiben zu können, bevor sie sich endgültig von ihnen verabschieden müssen und sie in die endlose Dunkelheit entschwinden. »Wir lieben diese Raumsonden und werden alles dafür tun, dass ihre Mission so lange wie möglich weitergeht«, sagt Badaruddin.