JPL วางแผนแก้ปัญหาคราบเชื้อเพลิงตันบนยาน Voyager ต่ออายุการใช้งาน

เป็นเวลากว่า 46 ปีที่ยาน Voyager 1 และ 2 เดินทางออกจากโลก เพื่อทำภารกิจการเป็นยานอวกาศที่ไกลที่สุดที่มนุษย์เคยส่งออกไป ปัจจุบัน Voyager 2 อยู่ห่างออกจากโลกประมาณ 18,000 ล้านกิโลเมตร ในขณะที่ยาน Voyager 1 อยู่ห่างออกไปที่ระยะถึง 2,400 ล้านกิโลเมตร โดยยานอวกาศทั้งสองยังคงติดต่อกับโลกผ่านระบบ Deep Space Network แม้จะมีปัญหาอยู่บ้าง แต่ก็สามารถแก้ไขได้เรื่อย ๆ จนยานอวกาศทั้งสองอยู่รอดมาได้นานถึง 46 ปี

ถามว่าเทคโนโลยีในยุค 70 นั้นเป็นอย่างไร คงไม่ต้องให้บอกว่าตอนนั้นคอมพิวเตอร์แทบจะเป็นสิ่งใหม่มาก ๆ Steve Jobs ยังไม่ก่อตั้ง Apple ยังไม่มีคำว่าคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (Personal Computer) รถยนต์ยังไม่ได้มีเทคโนโลยีล้ำยุค และเครื่องบิน Boeing 747 เพิ่งพัฒนาสำเร็จและเริ่มส่งมอบให้กับสายการบินต่าง ๆ ถ้าจะเปรียบเทียบ Voyager ทั้งสองก็อาจจะเปรียบได้เหมือนกับเครื่องบิน Boeing 747 ที่ถูกใช้งานมาอย่างต่อเนื่อง 46 ปี โดยห้ามมีการปรับปรุงแก้ไขฮาร์ดแวร์ และต้องแก้ปัญหาด้วยการ Patch ซอฟแวร์เท่านั้น

ภาพจำลองยานอวกาศ Voyager ที่มา – NASA JPL

ในรายงานล่าสุดของ NASA NASA’s Voyager Team Focuses on Software Patch, Thrusters ได้มีการระบุถึงปัญหาหนึ่งที่อาจส่งผลต่ออายุของยานอวกาศทั้งสองนั่นคือ คราบเชื้อเพลิงที่จับตัวกันในท่อส่งเชื้อเพลิงของยาน ที่วันหนึ่งอาจทำให้ท่อเชื้อเพลิงอุดตันในที่สุด ซึ่งหากเกิดขึ้นนั่นหมายความว่ายาน Voyager ทั้งสองจะไม่สามารถปรับทิศทางการหันเสาสัญญาณกลับมาที่โลกได้

ต่อให้ระบบพลังงานบนยานที่ใช้การสลายตัวของกัมมันตรังสี (Radioatctive Thermogerator) แปลงเป็นความร้อนและนำความร้อนมาแปลงเป็นไฟฟ้า จะยังสามารถใช้งานได้ แต่หาก Voyager ไม่สามารถหันเสาสัญญาณมาที่โลกได้ก็จะเท่ากับว่าเราขาดการติดต่อกับยานและอาจนำไปสู่การจบสิ้นภารกิจ (End of Mission) ในที่สุด

NASA ระบุเพิ่มเติมว่าปัญหาดังกล่าวทาง JPL ซึ่งเป็นหน่วยงานที่ดูแลโครงการ Voyager นั้นทราบเป็นอย่างดี และหนึ่งในวิธีการแก้ปัญหาก็คือวิศวกรจะยอมให้เสาสัญญาณของ Voyager ชี้ออกไปจากโลกมากขึ้นก่อนที่โปรแกรมคอมพิวเตอร์จะสั่งให้มีการจุดเชื้อเพลิงเพื่อหันทิศทางของยาน การทำแบบนี้จะช่วยลดจำนวนครั้งการจุดเชื้อเพลิง ทำให้ระบบ Feed เชื้อเพลิงมีปริมาณของเชื้อเพลิงที่ไหลผ่านน้อยกว่า โดยได้มีการอัพโหลดโปรแกรมดังกล่าวเข้าไปในยาน Voyager ไปในวันที่ 20 ตุลาคมที่ผ่านมา

นอกจากนี้ Patch ดังกล่าวยังปรับอัลกอริทึมการจุดเชื้อเพลิงให้ในการจุดแต่ละครั้งกินระยะเวลาการ Burn ที่นานขึ้นสำหรับ Thruster แต่ละตัวที่รับผิดชอบการหมุนในแกน Pitch, Yaw และ Row ซึ่งจะช่วยลดคราบเชื้อเพลิงไปได้อีก

เอกสารเกี่ยวกับเครื่องยนต์ MR-103 ที่ใช้กับ Voyager ที่มา – Aerojet Rocketdyne

ระบบ Thruster ของ Voyager 1 และ 2 ใช้เครื่องยนต์รุ่น MR-103 Thrusters ของบริษัท Aerojet Rocketdyne ทั้งหมด 16 ตัวในยานแต่ละลำ ใช้เชื้อเพลิงเป็น Hydrazine ซึ่งมีคุณสมบัติสามารถจุดติดได้เลยโดยไม่ต้องอาศัยการผสมกันของเชื้อเพลิงกับออกซิไดเซอร์ ​(Oxidizer) อย่างออกซิเจน เหมาะสำหรับการใช้งานบนยานอวกาศเพื่อลดน้ำหนักการขนออกซิเจน

ได้มีการประเมินว่า เชื้อเพลิง Hydrazine ของ Voyager 1 นั้นเหลือเพียงพอที่จะใช้ไปจนถึงปี 2040 ในขณะที่ของ Voyager 2 จะเพียงพอจนถึงปี 2034 ที่เหลือน้อยกว่าก็เพราะว่า Voyager 2 นั้นใช้เชื้อเพลิงไปเยอะในขณะที่ปรับทิศทางการโคจรเพื่อสำรวจดาว Uranus และ Neptune

หลังจากที่มีการอัพโหลดซอฟแวร์ใหม่ขึ้นไป JPL จะใช้ระยะเวลาประมาณ 1-2 สัปดาห์เพื่อตรวจเช็คโค้ดที่อยู่บนคอมพิวเตอร์บนยาน จะมีการทำ Readout Check ว่าตัวยานจะสามารถรันโปรแกรม (Execute) โค้ดทุกบรรทัดได้อย่างถูกต้อง ก่อนที่จะมีการส่งคำสั่ง Execute จริงในวันที่ 28 ตุลาคม 2023 และดูว่าทุกอย่างจะรันได้เรียบร้อยหรือเปล่า

ความระมัดระวังในการอัพโหลดโค้ดให้กับ Voyager

ก่อนหน้านี้มีข่าวใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับระบบ Attitude Articulation and Control System หรือ AACS ถึงสองข่าว ในปี 2022 ได้เกิดเหตุการณ์ ระบบ Attitude Control ของ Voyager 1 ส่งข้อมูลอ่านไม่ออกกลับโลก ก่อนที่ JPL จะแก้ปัญหาด้วยการส่งคำสั่งให้เปลี่ยนคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการประมวลผลของ AACS หลังจากนั้นปัญหานี้ก็ไม่เกิดขึ้นอีก และไม่กระทบต่อการทำงานโดยรวมของยาน Voyager 1

ในขณะที่ปี 2023 ก็ได้เกิดเหตุการณ์ Voyager 2 ขาดการเชื่อมต่อกับโลก จากบั๊กในซอฟแวร์ล่าสุดที่ถูก Patch ให้กับยาน Voyager 2 จนทำให้เสาสัญญาณถูกหันออกจากโลกไป 2 องศา แต่หลังจากที่ทีม Deep Space Network ลองส่งสัญญาณเป็นระยะ ก็สามารถติดต่อกับยาน Voyager 2 ได้อีกครั้ง

ดังนั้นการปรับเปลี่ยนอะไรก็ตามแต่ของ Voyager เป็นสิ่งที่ต้องทำด้วยความระมัดระวังมาก ๆ ไม่เช่นนั้นเราอาจจะเสียยานอวกาศอายุ 46 ปีไปอย่างไม่มีวันกู้กลับ อย่างไรก็ตาม ตอนที่ Voyager 2 เกิดปัญหาขึ้น วิศวกร JPL ได้พูดถึงอัลกอริทึมชุดหนึ่งของยานที่จะมีการรีเซ็ตตัวเองเพื่อแก้ปัญหาอยู่เป็นะระยะ ๆ หากยานเกิดความผิดพลาดทางด้านซอฟต์แวร์ขึ้นจริง ๆ และไม่สามารถส่งคำสังไปยัง Voyager ได้ ก็ต้องรอให้ตัวยานนั้นรีเซ็ตตัวเองเพื่อหันเสาสัญญาณกลับโลกอีกครั้ง

แต่ก็ปฏิเสธไม่ได้ว่าในการหันเสาสัญญาณมีราคาของปริมาณคราบเชื้อเพลิงที่จะสะสมในระบบ Feed มากขึ้นและยิ่งจะเป็นตัวบั่นทอนอายุของ Voyager ทั้งสอง ดังนั้นเราคงไม่อยากให้มีการจุดเชื้อเพลิงถ้าไม่จำเป็น

การแก้ปัญหาและยื้อต่อเวลาภารกิจให้กับ Voyager กลายเป็นสิ่งที่ท้าทายมากสำหรับการสำรวจอวกาศปัจจุบันและยังคงเป็นเครื่องพิสูจน์ว่ามนุษย์ยังมีความทะเยอทะยานที่จะรักษาเครื่องจักรที่เดินทางออกไปไกลมากที่สุด คงปฏิเสธไม่ได้ว่าอีกไม่กี่ปี เราก็จะต้องพบกับการจบภารกิจ (End of Mission) ในที่สุด แต่ในช่วงเวลานี้ก็อยากให้เราดีใจไว้ว่าครั้งหนึ่งเราเคยอยู่ในยุคที่เราได้ชื่นชมและพูดคุยกับวัตถุชิ้นแรกที่เดินทางออกไปไกลที่สุดจากบ้านของเรา

เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co

Technologist, Journalist, Designer, Developer - 21, I believe in anti-disciplinary. Proud to a small footprint in the universe. For Carl Sagan.