NASA, Voyager 1 운용 유지를 위해 계측기 종료

• 전력 부족이 심해지는 상황에서 Voyager 1의 저에너지 하전 입자 관측 장비 LECP 종료 명령 전송
• LECP는 1977년 발사 이후 거의 49년간 연속 운용됐고, 태양권 바깥의 interstellar medium과 cosmic rays 관련 데이터 수집 수행
• 2월 27일 정기 롤 기동 중 예기치 않은 전력 저하가 발생했고, 자동 보호 시스템이 작동하기 전에 과학 장비를 먼저 끄는 대응 선택
• 현재 Voyager 1에서는 plasma waves 수신 장비와 magnetic fields 측정 장비 2개가 계속 동작 중이며, 다른 인공 우주선이 탐사하지 못한 공간의 데이터를 송신 중
• LECP 종료로 약 1년의 여유 시간 확보 예상이며, 이후 더 큰 전력 절감 계획인 Big Bang 시험을 거쳐 운용 연장과 LECP 재가동 가능성 확보

Voyager 1 전력 절감 조치

• Voyager 1의 Low-energy Charged Particles experiment(LECP) 종료 명령 전송, 우주선 운용 지속 목적
  • 4월 17일 Southern California의 JPL 엔지니어들이 해당 명령 전송
  • 원자력 전원 기반 우주선의 전력이 부족해지는 상황에서 LECP 종료가 가장 적절한 선택으로 판단
• LECP는 1977년 Voyager 1 발사 이후 거의 49년간 중단 없이 운용된 장비로, 저에너지 하전 입자 측정 수행
  • 이온, 전자, 우주계 및 은하계 기원의 cosmic rays 측정 대상
  • 태양권 바깥 우주에서 interstellar medium 구조 관련 핵심 데이터 제공
  • 압력 전선과 입자 밀도 변화 영역 탐지 수행
  • 두 Voyager만이 지구에서 충분히 멀리 떨어져 있어 이런 정보 제공 가능
• Voyager 1과 Voyager 2는 모두 radioisotope thermoelectric generator 사용
  • 붕괴하는 플루토늄의 열을 전기로 바꾸는 장치
  • 두 탐사선 모두 매년 약 4와트 전력 손실
  • 거의 반세기 동안 우주를 비행한 결과 전력 여유가 매우 얇아진 상태
  • 히터와 장비를 끄며 에너지 절감 필요
  • 동시에 연료 라인이 얼지 않을 정도의 온도 유지 필요

예기치 않은 전력 저하와 대응 필요성

• 2월 27일 정기 계획 롤 기동 중 Voyager 1의 전력 수준이 예기치 않게 하락한 상황
  • 추가 전력 하락이 발생하면 우주선의 undervoltage fault protection system 작동 가능성
  • 이 보호 시스템은 탐사선을 보호하기 위해 구성 요소를 자동 종료
• 보호 시스템이 작동하면 비행팀의 복구 작업 필요
  • 복구에는 긴 시간 소요
  • 그 자체의 위험도 수반
• 자동 개입 전에 먼저 조치가 필요한 상황
  • 과학 장비 종료가 선호되는 선택은 아니지만 사용 가능한 최선의 옵션이라는 판단
  • Voyager 1에는 여전히 작동 중인 과학 장비 2개 유지
  • 하나는 plasma waves 수신 장비
  • 다른 하나는 magnetic fields 측정 장비
  • 두 장비 모두 정상 동작 중이며 다른 어떤 인공 우주선도 탐사하지 못한 공간의 데이터를 계속 송신 중

장비 종료 순서와 실행 계획

• 어떤 장비를 다음으로 끌지에 대한 선택은 즉흥 결정이 아닌 사전 합의된 순서 기반
  • 수년 전 Voyager 과학팀과 엔지니어링팀이 함께 우주선 구성 요소 종료 순서 합의
  • 임무의 고유한 과학 수행을 유지하는 조건에서 부품 종료 순서 결정
• 각 탐사선은 동일한 장비 세트 10개 탑재
  • 현재까지 각 탐사선 장비 중 7개 종료 상태
  • Voyager 1에서는 LECP가 다음 종료 대상
  • Voyager 2의 LECP는 2025년 3월 종료 완료
• Voyager 1은 지구에서 150억 마일 이상(250억 킬로미터) 떨어진 상태
  • 장비 종료 명령 시퀀스가 우주선에 도달하는 데 약 23시간 소요
  • 종료 절차 자체는 약 3시간 15분 소요
• LECP의 일부 구성은 계속 켜진 상태 유지
  • 센서를 원형으로 회전시켜 전 방향을 스캔하는 소형 모터 유지
  • 이 모터의 소비 전력은 0.5와트
  • 전력 사용량이 작아 유지 부담이 낮음
  • 나중에 추가 전력을 확보하면 장비를 다시 켤 가능성을 높이기 위한 선택

다음 단계와 Big Bang 계획

• LECP 종료로 Voyager 1에 약 1년의 여유 시간 확보 예상
  • 이 기간 동안 두 Voyager 모두에 적용할 더 큰 전력 절감 조치 준비
• 해당 조치의 명칭은 “the Big Bang”
  • Voyager 운용 기간을 더 연장하도록 설계된 계획
  • 전원이 필요한 장치 묶음을 한 번에 교체하는 방식
  • 별칭은 여러 장치를 동시에 바꾸는 방식에서 유래
  • 일부 장치를 끄고 더 낮은 전력을 쓰는 대체 장치로 바꿔 우주선 온도 유지
  • 과학 데이터 수집을 계속할 수 있을 정도의 온도 확보 목적
• Big Bang은 먼저 Voyager 2에 적용 예정
  • Voyager 2가 전력 여유가 조금 더 많음
  • 지구에 더 가까워 더 안전한 시험 대상
  • 2026년 5월과 6월 시험 계획
  • 시험이 잘 진행되면 Voyager 1에는 7월 이후 동일 조치 시도 예정
  • 조치가 성공하면 Voyager 1의 LECP 재가동 가능성 존재