فوياجر 2

مصدر الطاقة

نظرا لاستمرار ابتعاد المسبارين عن الشمس فلم يمكن تزويدهما بخلايا شمسية لإمدادهما بالطاقة والكهرباء. ولذلك زود كل منهما بثلاثة بطاريات نظائر مشعة تكملها مزدوجات حرارية كهربائية مصنوعة من السيليسيوم - الجرمانيوم تحول الحرارة الناتجة عن النشاط الإشعاعي إلى طاقة كهربائية مباشرة. كل بطارية مزودة 5 و4 كيلوجرام من البلوتونيوم-238 لها عمر النصف 87 سنة، وهي تطلق أشعة ألفا عند التحلل الإشعاعي. وتوجد كل بطارية في وعاء من البريليوم طوله 5 و0 متر وقطره 4 و0 متر ويزن 39 كيلوجرام.
وقت الإقلاع كانت قدرة البطاريات 470 وات وتعطي جهدا قدره 30 فولت لتيار مستمر. وبسبب التحلل الإشعاعي مع الوقت بمعدل 78 و0 % سنويا، ونظرا لاستهلاك المزدوجات الحرارية أيضا مع الوقت فيكون الانخفاض الكلي في الطاقة بمعدل 38 و1 % سنويا. ولذلك كانت بعض الأجهزة تغلق بحيث لا تعمل بين الحين والآخر لتوفير الطاقة اللازمة لأجهزة التوجيه والاتصال بالأرض.
والبطاريات مثبته على ذراع طويل على المسبار بحيث لا تتأثر كثيرا الأجهزة الإلكترونية والأجهزة العلمية بالإشعاع. وينطبق ذلك بصفة أساسية على أشعة الانكباح الذي ينشأ من نفاذ أشعة ألفا في غلاف البطاريات.

سير البعثة إلى المشتري

اطلق فوياجر 2 يوم 20 أغسطس 1977 من المنصة رقم 41 في قاعدة كيب كانافيرال للقوات الجوية على رأس صاروخ تيتان 3 أي-سنتاور بذلك سبق المسبار أخيه فوياجر 1 ب 16 يوم.
ونظرا لأن سرعة فوياجر 1 كانت أعلى قليلا عن سرعة فوياجر 2 (كانت سرعته 0 و15 كيلومتر/الثانية وتلك لفوياجر 2 5 و14 كيلومتر/الثانية) فقد استطاع فوايجر 1 اللحاق بأخيه يوم 15 ديسيمبر 1977 ثم سباقه على بعد 75 و1 وحدة فلكية.

المشتري

عندما وصل فوياجر 2 يوم 25 أبريل 1979 إلى نظام المشتري واصل المشاهدة التي قطعها اخوة يوم 13 أبريل . فقد اختير مسار فوياجر 2 بحيث يستكشف بعض الاقمار من الناحية التي كانت مختفية لفوياجر 1. 
في نفس الوقت كانت الحلقات التي اكتشفت حديثا للمشتري وكذلك ناحيته المظلم محطا لدراسة أدق.واستكشفت الأقمار مالثيا، إيو، أوروبا، كاليستو، جانيميد قبل عبور المشتري. واخدت بعض القياسات التي لم يتمكن فواياجر 1 من تسجيلها. وعندما غادر فوياجر 2 المشتري كان قد قام بتصوير 13.350 صورة وإرسالها إلى الأرض بمعدل 115 كيلوبايت/الثانية ومر بالكوكب من على بعد 643.000 كيلومتر. وعن طريق الانجذاب إلى المشتري وعبوره اكتسب دفعة مقلاعية رفعت سرعته إلى 16 كيلومتر في الثانية وأصبح بعدها على الطريق إلى زحل.

زحل

تبين أن زحل يتسبب في ريح سريعة وخصوصا في مستوي خط استوائه، واستطاع فوياجر 2 قياسها ووجد أن سرعتها 500 متر في الثانية. وهي تهب في اتجاه الشرق وتقل سرعتها مع زيادة خطوط العرض وبعد خطي العرض 35° إلى الشمال والجنوب فيتغير اتجاه الرياح إلى الغرب. واستطاع فوايجر 2 قياس جو الكوكب بواسطة جهاز القياس الراديوي RSS وسجلت درجة حرارة 82 كلفن لسطح الكوكب وبلغ الضغط 70 مللي بار. وبلغت درجة حرارة أكثر البقاع عمقا على سطح الكوكب سجلت درجة حرارة 143 كلفن والضغط 1200 مللي بار.
كما شوهدت اضواء تشبه الضوء القطبي تظهر شمال خط عرض 65 وسجلت أشعة فوق البنفسجية في إطار خطوط العرض الوسطى. وتظهر تلك الأشعة فوق البنفسجية فقط عند سقوط ااشعة الشمس على الكوكب وتمثل أحد الألغاز حيث أن الجسيمات المشحونة الآتية من الشمس إنام تنزل على الأرض من اتجاهي القطبين وليس عند خط الاستواء.

أورانوس

في ريع عام 1981 اتخذت التصحيحات عل المسار ليتجه فوايجر 2 إلى أورانوس. ولم يكن ذلك في الخطة حيث كان عمر المسبار عند الوصول إليه 8 سنوات وهو ضعف العمر الذي كان مقدرا للمسبار. ولكن الدراسة الداخلية التي تمت في ناسا بينت أنه يوجد احتمال 56 % للوصول إلى أورانوس 5أن يصله فوياجر 2 في حالة صالحة. ورغم أن ذلك كان يتكلف نحو 30 مليون دولار سنويا فقد أقدمت ناسا على استمرار البعثة وعل الأخص أنه في ذلك الوقت لم يكن هناك مسبار آخر غير المسبارين فوايجر 1 وفوياجر 2 إلا مسبار الكواكب فايكينج 1.
وعندما بدأ فوياجر 2 أخذ قياساته في 4 نوفمبر 1985 كانت ناسا قد عدلت الكثير من برمجة الحاسوب، تى أن أحد العاملين قال :" فوياجر الذي وصل أورانوس غير فوياجر الذي غادر الأرض تماما". وكانت هناك ثلاثة معضلات: معدل نقل المعلومات منخفض جدا بسبب بعد المسبار عن الأرض (أقل أربعة مرات عن زحل)، وانخفاض طاقة البطاريات إلى نحو 400 واط، وضعف شدة الضوء مما يلزم التقاط الصور لمدة زمنية أطول مما قد يؤثر على وضوح الصور.
وعالج المركز الأرضي مشكلة معدل إرسال المعلومات من جهتين: أولا اختصار كمية البيانات، وثانيا تحسين الاستقبال. وتمكنوا من تحسين الاستقبال ببناء عدة هوائيت جديدة. ففي العادة يتم الاستقبال بواسطة هوائي 64 متر مما يتيح استقبال بين 2 و7 إلى 96 و9 كيلوبايت/الثانية. ولكن ذلك لم يكن يكفي لاستقبال جميع البيانات التي سيحصل عليها فوايجر 2 حتى وصوله إلى أورانوس. ولذلك بني هوائيان إضافيلن واحد منهما 64 متر والآخر 34 متر. بذلك تحقق معدل لاستقبال الإشارات 6 و21 كيلوبايت/الثانية.
ومن الوجهة أخرى فقد جرى اختصار للبيانات. فاستبدلت بعض برامج السوفتوير مما رفع من معدل استقبال البيانات بنحو 70 %. إلا أن ذلك الاسبدال كان معرضا للخطأ إذ أن الهاردوير الأساسي كان مزدوجا بحيث لو فشل أحدهما فيعمل الآخر. ولكن جرى التحكم في اختزال الصور بحيث يركز على أواسط الصور مع عدم الاهتمام بوضوح أطراف الصورة. وبدلا من إرسال 8 بايت لكل نقطة فقد اختزلت إلى 3 بايت. وفي المجموع فقد استغرق إرسال صورة من نظام اورانوس زمنا أكول بنحو 15 % (104 ثانية) عن زمن إرسال زحل رغم تصغير عرض محزم بنحو 75 %.
وأما مشكلة انخفاض الطاقة الكهربائية فقد عالجتها ناسا بتوقيف الأجهزة غير العاملة واتباع برنامج يوفر الطاقة. وقد قامت بذك بعد التجريب غلى الأرض بواسطة المحاكاة لمعرفة متي وبأي قدر يعمل جهازا من الأجهزة.
ولكن مشكلة الوقت اللازم لالتقاط صورة نظرا لانخفاض شدة الضوء. وكانت المشكلة هنا تتشكل في الشريط المغناطيسي الذي يقوم بتسجيل بيانات الصور والذي كان يتسبب عند بداية كل صورة في هزة صغيرة للمسبار تتسبب في نغبشة الصورة الواجب تصويرها خلا 44 و1 ثانية. وكانت معالجة ذلك هو تشغيل نفاثات ضبط المسبار، ولكن ذلك يستدعي تشغيلها لمدة 5 مللي ثانية في الوقت الذي كان تصميمها على أساس أن تعمل لمدة 10 مللي ثانية على الأقل ليكون عملها صحيحا. وبعد أن اختبرت تشغيلها على الأرض على ظراز مماثل وأدت العمل في حدود 5 مللي ثانية مرات عديدة بنجاح وتم تطبيقها أيضا على فوياجر 1 فتبين أن الطريقة يمكن أن تتبع مع فوياجر 2.
وقبل العبور بأورانوس بستة أيام ظهرت مشكلة جديدة. ظهرت في الصور المضغوطة خطوط فاتحة وداكنة. وبالبحث عن السبب تبين أن أحد خلايا التخزين كانت مخزونة ب 1 بدلا من 0، ولم تستجب الخلية لأي أشارة تصحيح من الأرض. لذلك قامت ناسا بتعديل البرمجة لتصحيح هذا لخطأ. وقبل العبور بأورانوس كان نظام التصوير مستعدا للتصوير.

بعثة إلى الوسط البين نجمي

بعد المرور على نبتون يواصل فوياجر 2 وكذلك مسبار فوياجر 1 طريقه إلى خارج المجموعة الشمسية. والهدف من بعثة فوياجر في الوسط بيننجمي Voyager Interstellar Mission
هو دراسة الحافة الخارجية للمجموعة الشمسية ودراسة الوسط البيننجمي المحيط بها . يتحرك فوياجر 2 بسرعة قدرها 3و3 وحدة فلكية في السنة في مسار يميل عن مستوي دوران الكواكب حول الشمس بزاوية قدرها 48° إلى الجنوب . في أغسطس 2007 عبر فوياجر 2 منطقة تسمى "صدمة نهائية" ؛ ثلاثة سنوات بعد عبور فوياجر 1 ذلك الغلاف ، وبدأ يدخل ما يسمى "غلاف شمسي حراري" Heliosheath وهو الجزء الخارجي من المجموعة الشمسية الذي تصتدم فيه حبيبات الريح الشمسية مع الوسط البيننجمي .
في أكتوبر عام 2015 وصل فوياجر 1 إلى نحو 130 وحدة فلكية بعيدا عن الشمس ، وتصلنا إشاراته اللاسلكية خلال 5و18 ساعة على الطريق. ووصل فوياجر 2 مسافة 110 وحدة فلكية بعيدا عنا وتستغرق إشاراته التي تسير بسرعة الضوء نحو 15 ساعة حتى تصلنا. أي أننا إذا ارسلنا إشارة لاسلكية إلى فوياجر 2 فهي تستغرق 15 ساعة حتى تصله ، ثم يقوم فوياجر 2 بالرد علينا بإشارة تستغرق في الطريق 15 ساعة أخرى ، أي ذهابا وإيابا في المراسلة يستغرق 30 ساعة. فإذا قمت أنت بمراسلة فوياجر 1 فإنك ترسل الإشارة إليه يوم الخميس في منتصف الليل (الساعة 12) مثلا وتذهب إلى بيتك وتقضي الجمعة مع ذويك وتعود إلى جهاز الاستقبال في ظهر يوم السبت حيث يصلك إشارة رد فوياجر 1 عليك ؛ ذهابا وإيابا 36 ساعة.