Voyager II

Missionsziele: Die durch eine günstige Planetenstellung möglich gewordene Reise zu den Planeten Jupiter (Juli 1979), Saturn (August 1981), Uranus (Januar 1986) und letztendlich zum Neptun (August 1989)
Start der Mission: 20. August 1977

Auf dieser doch recht langen Reise traten verschiedene Probleme im Bereich Software/Computer auf, die im Folgenden erläutert werden sollen.

Orientierungsprobleme beim Start - 20.August 1977

Das elektronische Gehirn von Voyager II meinte zu erkennen, dass seine Sensoren defekt sind und das gesamte Raumschiff desorientiert ist. Deswegen schaltete es auf die funktionsfähigen Backup-Sensoren um, die zusammen mit dem Centaur Verhaltenskontrollsystem einen erfolgreichen Start ermöglichten. Danach verlief alles nach Plan: der nötige Schub um den Jupiter zu erreichen wurde erzeugt und zahlreiche Instrumente wurden abgeworfen.
Jedoch vermutete Voyager's Gehirn einen erneuten Notfall in Form eines weiteren Orientierungsfehlers. Um seine Lage zu stabilisieren, aktivierte Voyager Schubdüsen und Ventile.
Von den Ingenieuren war folgende Vorgehensweise im Falle eines 'spacecraft attitude disorientation' Fehlers programmiert worden.
Voyager beendete seine Kommunikationsverbindung zur Erde, damit er sich mit Hilfe der Sonne wieder ausrichten und neu orientieren konnte. Diese Selbsthilfe war für einen Fehler gedacht, der erst Milliarden Meilen von der Erde entfernt, auftreten würde und somit eine Kommunikation mit den Ingenieuren auf der Erde sehr schwer möglich wäre.
Ironie des Schicksals ñobwohl sich Voyager II noch nahe genug an der Erde befand, sodaß eine Kommunikation problemlos möglich gewesen wäre, konnten die Ingenieure aufgrund dieser Maßnahme nicht auf Voyager 2 zugreifen und den Orientierungsfehler beheben.
Voyager 2 orientierte sich erfolgreich selbst und setzte seine Reise fort.
Später wurde festgestellt, dass es keine Probleme in der Hardware von Voyagers Gehirn gab, sondern dass nur einige Parameter falsch gesetzt worden waren.

Funkprobleme auf dem Weg zum Jupiter - 1978

Der Hauptfunkempfänger ging kaputt und der Notfunkempfänger war beinahe komplett außer Betrieb - aufgrund des Versagens eines einzelnen defekten Kondensators.
Bei dem Versuch mit diesem Problem umzugehen, ergaben sich weitere Schwierigkeiten. Die Funkfrequenz musste wegen der verringerten Bandbreite des Notfunkempfängers geändert werden. Hierbei war der am einfachsten zu korrigierende Effekt der Dopplereffekt. Dieser benötigt Daten zur Erdrotation im Verhältnis zur Position der Sonde; jedoch waren die Daten über die Erdrotation bereits 30mal größer als die vorhandene Bandbreite.
Außerdem war zu berücksichtigen, dass eine Temperaturveränderung um ein Viertel °C schon eine Verschiebung des Bandzentrums um 100 Hertz zur Folge hatte.
Die einzige Lösung war es, jedes Mal die Übertragungsfrequenz aufs Neue zu bestimmen.

Kommandosystemprobleme nach dem Saturn-Vorbeiflug - 1981

Kurz nach dem Voyager II den Saturn passiert hatte, fiel das Kommandosystem für die Flugbahnregelung aus.
Dies führte zum Verlust zahlreicher wissenschaftlicher Daten über den Saturn.
Nach diesem weiteren Fehler führte man auf der Erde einige Versuche an einem Modell des Raumschiffes aus und kam zu folgenden Schlussfolgerungen:

• Die Plattform von Voyager II ist für den Saturnflug weiterverwendbar unter der Bedingung, dass sie für einige wenige wissenschaftliche Experimente verlangsamt werden kann.
• Eine spezielle Logik ist einzubauen, die im Fehlerfall, wenn nötig, die Scheitelpunktverschiebung durch Rotationsbewegungen ausgleicht.
• Falls dieser Mechanismus versagt, wird die Notlogik sofort an Voyager 2 übertragen, ohne die vorgesehenen Observationen beim Überflug des Uranus zu beeinflussen.

Softwareprobleme beim Uranus-Vorbeiflug - Januar 1986

Kurz vor dem Uranus-Vorbeiflug lieferte das Programm zur Flugbahnberechnung Daten, die nicht mit den gemessenen Daten übereinstimmten. Die Ursache hierfür lag darin, dass das Programm den Schätzwert der Uranusmasse fortlaufend korrigieren musste. Da die Anfangsschätzung dieser Masse um 0.3% zu klein war, konvergierte das Programm gegen ein falsches Maximum.
Nachdem dieses Problem erkannt worden war, wurde es erfolgreich behoben.
In den zur Erde gesendeten Bildern traten sechs Tage vor dem Vorbeiflug Fehler auf. Die zuvor normalen Aufnahmen waren nach dem Kompressionsverfahren von schwarzen und weißen Streifen durchzogen. Die bitweise Überprüfung dieses Bildkompressionsprogrammes ergab, dass eine '0' durch eine '1' ersetzt worden war. Hierfür kamen zwei mögliche Erklärungen in Frage: Entweder hatte die kosmische Strahlung dieses eine Bit verändert oder der Speicher war an dieser Stelle fehlerhaft.
Um dieses Problem zu lösen, wurde das Programm so umgeschrieben, dass dieser defekte Speicherplatz nicht mehr benutzt wurde (und zur Sicherheit wurde versucht, das besagte Bit auf '0' zu setzen).
Für den Uranus-Vorbeiflug mussten fast alle Bordprogramme umgeschrieben werden:

• zur Bildaufnahme sollte sich die Sonde mitdrehen,
• beim schnellen Spulen des Bandgerätes musste der Drehimpuls unterdrückt werden,
• es war nötig einige Geräte zeitweise auszuschalten und
• es mussten zusätzliche Spezialprogramme zur Komprimierung und Codierung von Daten und Bildern geschrieben werden.

Alle diese Fehler konnten behoben werden, so dass Voyager II bis heute funktioniert und sendet und insgesamt wohl als eine der erfolgreichsten Missionen der NASA gelten kann.