Voyager Derin Uzay Sondaları

Voyager Derin Uzay Sondası: Yıldızlara Dokunmak

Voyager 1 ve 2, 5 Eylül 1977'de NASA tarafından fırlatılan ve şu ana kadar insanlığın uzaya gönderdiği en uzak nesneler olan iki uzay aracıdır. 46 yılı aşkın süredir uzayda yol alan bu ikiz sondalar, Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün'ü ziyaret ederek bize güneş sistemimizin dış gezegenleri hakkında paha biçilemez bilgiler sunmuştur. Halen yıldızlararası uzayda yolculuklarına devam eden Voyager 1 ve 2, evrenin gizemlerini çözmek için kritik bir rol oynamaktadır.

Voyager’da bir yazılım güncellemesi 

2015’te NASA, belirli bir yetenek setine sahip bir yazılım mühendisi arayan bir iş ilanı yayınladı. Kişinin 40’lar ve 50’lerden kalan iki programlama dili olan Fortran ve assembly’de uzman olması gerekiyordu. İş, VC üzerinde çalışan çok küçük bir ekibe katılmaktı. 

İnanılmaz bir şekilde, her iki Voyager araçı da hala orijinal 50 yıllık bilgisayarların da çalışıyordu, sadece 70 kilobayt hafızaya sahiplerdi. Bu, her iki uzay sondasını güneş sistemimizden geçirmek ve yol boyunca inanılmaz keşifler yapmak için yeterli görülmüştü.

Şaşırtıcı bir şekilde, Voyager’ın bilgisayarlarında yanlış giden şeyler oldu. Voyager 1, uzaydaki yönelimi hakkında karışık telemetri verileri göndermeye başladığında Voyager’ın doğru yönde işaret etmesinden sorumlu iticiler yorgunluk belirtileri göstermeye başladı. Bu İticiler her kullanıldığında, hidrojen yakıtının minik parçaları borularda sıkışıyordu. Bu da , zamanla tıkanıklıklara neden oldu.

Voyager zaten yedek iticilerle yoluna devam ettiği için, bu iticilerde başarısız olursa, Voyager için son olurdu. 15 milyar mil uzaklıkta boruları temizlemenin bir yolu yoktu, ancak borulardaki birikimi yavaşlatmak ve Telemetri sorununu çözmek için Voyager’dan sorumlu küçük ekip, onu düzeltmek için evrenimize gönderilecek bir yazılım güncellemesi yazmaya başladı.

Voyager’da üç ana bilgisayar var. 

• Ana bilgisayar, tüm büyük aletleri kontrol eder, sağlığını ve sıcaklığını korur ve ayrıca diğer iki bilgisayarı kontrol eder. 
• İkinci bilgisayar, Voyager’ın yöneliminden sorumludur, bu nedenle önceden belirlenmiş referans noktalarını arar ve Voyager’ın antenini Dünya’ya doğru işaret etmek için iticileri ateşler.
• Üçüncü bilgisayar, Voyager’ın aletleri tarafından alınan tüm bilimsel verileri ve görüntüleri saklamak ve işlemekten sorumludur. 

Voyager’ın bir işletim sistemi de yoktur ve herhangi bir tür programlama dili de çok fazla alan kapladığından tercih edilmemiştir. Voyager’ın güncellendiği bir ilk değildi zaten. 

Neptün’de ışık, Dünya’da olduğundan 900 kat daha solgundu, bu yüzden fotoğraf çekmek için mühendislerin kamerayı daha uzun pozlamalar yapacak şekilde yeniden programlamaları gerekiyordu. Neptün’ü terk ettikten sonra NASA, güç tasarrufu sağlamak için kamerayı ve çeşitli bilimsel aletleri kapatmaya başladı. Ancak Voyager’ın bilgisayarında sadece 70 kilobayt hafıza olduğu için, ölü aletler için kod satırlarına sahip olmak yer kaybıydı ve bu yüzden mühendisler Voyager’ın kodunu tamamen yeniden yazdı ve bir yazılım güncellemesi gerçekleştirdi ki bu, onun öngörülebilir gelecek için yaşamaya devam etmesini sağladı.

Peki NASA, 15 milyar mil uzaktaki bu kadar eski donanımı nasıl güncelledi? 

Bunu ne kadar zor olduğunu anlamak için, Voyager’daki yazılımın nasıl çalıştığını bilmemiz gerekiyor. 

Voyager’da bir yazılım güncellemesi yapmak için NASA, yeni kodu onun bir şekilde bilgisayarlarına yüklemelidir ki görev süresini mümkün olduğunca uzamalı.

Belki de Voyager bilgisayarlarının en havalı şeyi hafızadır. Her bilgisayarın kendi has kaplama tel hafızası vardır, bu Voyager kodunu en temel formunda, birler ve sıfırlar olarak saklar. Bu hafıza, tellerin ve ince metal plakaların fiziksel bir ızgarasından oluşur. Her kesişme noktası, tek bir bit hafıza olarak düşünülebilir ve bir veya sıfırı saklayabilir.

Bir akımı bir plaka ve belirli bir tel üzerinden geçirerek, bir manyetik alan oluşturur. Manyetik alan bu yöndeyse, sıfır olarak kabul edilir. Ters yönde giderse, bir’dir. Akımı ters yönde geçirerek, manyetik alanın yönünü değiştirir ve biti sıfıra çevirir. Her nokta için bunu yaparak, bu birleri ve sıfırları hafızaya kaydedebilirsiniz.

Bu tasarım, o zaman için harika bir seçimdi çünkü bu, güç kesildiğinde bile birlerin ve sıfırların hafızaya hala kaydedilmiş anlamına geliyordu. Ayrıca, her bitin toplam 70 kilobayt hafıza ile güncellenebileceği anlamına da geliyordu.

Voyager’da, bu temel makine kodunun yanı sıra kendi sahte kodu vardır. Temelde, çok fazla hafıza almadan tekrarlayan görevleri gerçekleştirmek için tetiklenebilecek bir dizi kısayol komutu da denilebilir.

Ana bilgisayardaki bir yorumlayıcı, birler ve sıfırları okur. Önceden belirlenmiş bir kodla karşılaştığında, bir komutu gerçekleştirmek için sahte kodu başlatır. Bu, çok fazla hafıza tasarrufu sağlar ve uzun kod satırları yazmadan birçok görevin otomatikleştirilmesine izin verir.

Ancak sorun şu ki, insanlar sadece birler ve sıfırlarda kod yazamaz ve bu yüzden Voyager için kodu yazmak için daha gelişmiş bir dil gereklidir. Voyager yazılımı, biraz Fortran ile birlikte Assembly Dilinde orijinal olarak yazılmıştır. Assembly, insanlar tarafından anlaşılabilen ancak makine dilinin temel birlerine ve sıfırlarına çok daha yakın olan çok basit bir dildir.

Assembly dili insanlar tarafından anlaşılabilirken, bir bilgisayar için makine dili(Assembly tarafından makina diline çevrilen kod) temel birler ve sıfırlarına çok daha yakındır. Kod tamamlandığında, makine koduna derlenir ve Derin Uzay Ağı⁰⁰¹ kullanılarak Voyager'a gönderilebilir. Veri, Voyager'a saniyede 16 bit hızında gönderilir ve Voyager'a ulaşması neredeyse tüm gün sürer.

Voyager'daki bilgisayarlar kesme işlemine dayalıdır. Bu, yazılımın, güncelleme gönderildiğinde kesildiği ana kadar normal talimat listesinden geçtiği anlamına gelir. Voyager'a gönderilen bir güncelleme, bir kesme sinyali taşır. Voyager bunu aldığında, ana bilgisayara ne yaptığını durdurmasını ve bunun yerine güncelleme talimatları üzerinde çalışmasını söyler. Ardından yeni kodu hafızaya boşaltır, tüm bitleri yeni konumlarına çevirir. Kod daha sonra her şeyin doğru olup olmadığını kontrol etmek için okunur ve ardından ana bilgisayar onu devreye sokar ve normal işlemlere döner.

Yıllar boyunca Voyager, işleyişi, düzeltmesi ve iyileştirilmesi için bir dizi güncelleme ve yama aldı. 1995'te, başarısız olan belirli bileşenleri esasen yeniden başlatan bir güncelleme yazıldı. 

2014'te ise, kodun tekrar yazıldığından yaklaşık 20 yıl sonra, bu kod Voyager 1'i bir donanım arızası durumunda kurtardı. 2010'da Voyager'ın hafızasındaki tek bir bit değiştirildi, bir sıfırı bir birine çevirdi. Bu, bilgisayarların birbirleriyle senkronizasyonunu kaybetmesine ve komutların beklenenden iki buçuk saat daha geç başlamasına neden oldu. Hatalı biti düzeltme pozisyonuna geri çevirmek için bir yazılım güncellemesi daha gönderildi.

Bu tür hikayeler, bu ikonik uzay sondalarının neredeyse 50 yıl boyunca uzayda hayatta kalmasına izin verdi. Voyager bilgisayarlarındaki fiziksel tellerin, transistörlerin ve donanımın tüm bu zaman boyunca hala amaçlandığı gibi çalışıyor olması inanılmazdır.

Voyager Sondasının Özellikleri:

• Voyager 1 ve 2, yaklaşık 733 kg ağırlığında ve 3,6 metre yüksekliğindedir.
• Her iki sonda da kamera, spektroskopi, manyetometre ve radyo dalgaları gibi bilimsel aletlerle donatılmıştır.
• Voyager 1, Güneş'ten 14,7 ışık yılı, Voyager 2 ise 12,5 ışık yılı uzaklıktadır.
• Sonda, radyoaktif plütonyumdan elde edilen enerjiyle çalışmaktadır.
• Voyager 1, 2012 yılında heliosferden (Güneş'in etrafındaki plazma kabuğu) çıkarak yıldızlararası uzaya ilk giren insan yapımı nesne olmuştur.

Voyager'ın Başarıları:

• Jüpiter'in Büyük Kırmızı Lekesi'nin ilk yakın çekim görüntülerini çekti.
• Satürn'ün halkalarının karmaşıklığını ve çeşitliliğini keşfetti.
• Uranüs ve Neptün'ü ilk defa ziyaret etti ve bu gezegenler hakkında yeni bilgiler edinmemizi sağladı.
• Heliosferin yapısını ve sınırlarını inceledi.
• Yıldızlararası uzay ortamının ilk doğrudan ölçümlerini gerçekleştirdi.

Voyager'ın Geleceği:

• Voyager 1 ve 2'nin enerji kaynakları 2030'lara kadar tükenmesi beklenmektedir.
• Bu tarihten sonra, sondalar bilimsel veri göndermeyi bırakacak, ancak uzayda sessizce yolculuklarına devam edecekler.
• Voyager'ın yolculuğu, evrenin sonsuzluğuna ve insanlığın keşfetme azmine dair bir semboldür.

Voyager'dan Öğrendiklerimiz:

• Voyager sondaları bize güneş sistemimizin ve ötesinin ne kadar geniş ve karmaşık olduğunu göstermiştir.
• Evrenin keşfinin uzun ve zorlu bir süreç olduğunu, ancak aynı zamanda çok heyecan verici ve ödüllendirici olduğunu da öğrendik.

Voyager'ın yolculuğu bize insanlığın yapabileceklerinin sınırı olmadığını ve her zaman daha fazlasını keşfetmeye çalışmamız gerektiğini hatırlatıyor.

Voyager sondalarının fikir babası kimdir/kimlerdir

Voyager sondalarının fikir babası tek bir kişiye atfedilemez. Birden fazla bilim insanı ve mühendisin katkısıyla, 1960'ların başında NASA'da başlatılan bir proje olarak ortaya çıkmıştır. 

Voyager projesinin öncüleri arasında: 

• James A. Van Allen: Van Allen radyasyon kuşaklarını keşfeden ve uzay araştırmalarında önemli bir rol oynayan Amerikalı fizikçi. 
• Gary Flandro: Voyager projesinin ilk bilimsel lideri ve gezegenlerarası uzay hakkında önemli bilgilere sahip Amerikalı astronom. 
• John Casani: Voyager projesinin ilk mühendislik lideri ve uzay araçları tasarımı konusunda uzman Amerikalı mühendis. 
• Edward C. Stone: Voyager projesinin uzun süreli bilimsel lideri ve güneş sistemi bilimi hakkında önde gelen bir otorite olan Amerikalı fizikçi. 

Bu isimlerin dışında, Voyager projesinin başarısına katkıda bulunan yüzlerce bilim insanı ve mühendis daha var. Projenin geliştirilmesi, fırlatılması ve yönetilmesi, NASA'nın Jet Propulsion Laboratory (JPL) ve Ames Research Center gibi farklı merkezlerinde çalışan geniş bir ekip tarafından gerçekleştirildi. 

Voyager projesinin ilham kaynakları: 

• Mariner 2 ve 4 uzay araçlarının Mars ve Venüs'e yaptığı başarılı uçuşlar. 
• Jüpiter ve Satürn gezegenleri hakkında artan bilimsel merak. 
• Güneş sisteminin dış bölgelerini keşfetme arzusu. 

Voyager projesinin önemi: 

• Voyager sondaları, güneş sistemimizin dış gezegenleri hakkında ilk defa detaylı bilgi edinmemizi sağladı. 
• Elde ettiği veriler, güneş sisteminin ve evrenin oluşumu ve evrimi hakkındaki bilgimizi geliştirmemize yardımcı olmuştur.
• Heliosfer ve yıldızlararası uzay hakkında önemli bilgiler keşfetti. 
• Uzay araştırmalarına ve insanlığın uzaydaki sınırlarını genişletmeye önemli katkılarda bulundu
• Bu sondalar, gelecek nesiller için ilham kaynağı ve Hedefteki amaç olmaya devam edecektir.

001 - NASA’nın Derin Uzay Ağı (Deep Space Network-DSN), dünyadaki bilim adamları ve mühendislere uzaydaki ve Mars’taki görevli araçlarla iletişim bağlantıları sağlayan uluslararası bir anten ağıdır. DSN, dünya çapında yaklaşık 120 derece aralıkla yerleştirilmiş üç derin uzay iletişim tesisinden oluşur.