46年前的计算机在240亿公里外被修复，旅行者1号成功发回数据

一台已有 46 年历史的电脑在 240 亿公里外被修复。

这是一件浪漫的事情。

经过五个月紧张的“失联”，240亿公里外的旅行者一号飞船(1)成功修复，数据成功传回。

周一，美国宇航局宣布，经过一些创造性措施，航海家一号任务团队五个月来首次收到有效数据，我们现在能够检查现存最远人造物体的健康状况。有了状态。

自去年 11 月以来，航海者 1 号航天器首次发回了有关其机载工程系统健康状况和状态的可用数据。科学家表示，下一步是让航天器重新开始返回科学数据。该探测器及其双胞胎航海家二号是目前唯一在星际空间（恒星之间的空间）飞行的人造航天器。

航行者一号从去年 11 月 14 日开始出现数据传输错误，并停止向地球发送可读的科学和工程数据。任务控制人员只被告知航天器仍在接收命令，并且其他方面运行正常。

能收到信号，但返回的只是乱码，这给工程师带来了难题。

修复过程艰难

今年 3 月，位于南加州的 NASA 喷气推进实验室 (JPL) 的 工程团队证实，该问题与航天器的三台机载计算机之一——飞行数据子系统 (FDS) 有关。 FDS 负责在将科学和工程数据发送到地球之前将其打包。

4 月 20 日，工程团队成员在 NASA 喷气推进实验室的一间会议室里庆祝了五个月以来首个有关航行者 1 号健康和状态的数据。

当工程师发出新命令“戳” 1 的 FDS，使其返回内存读数时，突破出现了。该读数使工程师能够查明 FDS 内存中问题的位置。

研究小组发现，负责存储部分 FDS 内存（包括部分 FDS 计算机软件代码）的单个芯片无法工作，可能是由于宇宙射线影响或硬件老化故障。代码丢失导致科学和工程数据无法使用。由于芯片硬件无法远程修复，团队决定将受影响的代码放置在 FDS 内存的其他位置。

只有大约 3% 的 FDS 内存受到坏芯片的影响，但 NASA 表示没有足够大的新位置来容纳完整代码。事实上，自11月14日问题发生以来，航海者一号收集的所有科学数据都已丢失——飞船不具备存储科学数据的能力。

因此，工程师制定了一个计划，将受影响的代码分成多个部分，并将这些块存储在FDS中的不同位置。这不仅仅是复制粘贴的问题：为了使计划发挥作用，他们还需要调整这些代码块以确保它们仍然作为一个整体发挥作用；对 FDS 内存其他部分中代码位置的任何引用也需要更新。

20 世纪 70 年代航行者 1 号航天器飞行数据子系统计算机的扫描。

该团队首先挑选出了负责打包航天器工程数据的代码。他们于 4 月 18 日将其发送到 FDS 内存中的新位置。值得一提的是，无线电信号到达旅行者一号大约需要22.5小时。虽然传输速度是光速，但探测器目前距离地球超过240亿公里——返回信号也需要22.5小时小时返回。地球。

往返一趟，两天过去了。

带宽是多少？由于距离遥远，尽管NASA不断拓展深空探索网络（Deep Space），但最终还是无法战胜物理定律。现在 1 的下行传输速率为 160 bps，每秒只能传输 160 比特。相比之下，新一代拍摄的照片平均占用约 25 MB。如果航海者 1 号将这样的地图传输到地球，大约需要 43 到 173 小时。

FDS 上的相关数据流式传输有关航天器状态的信息，例如功率水平和温度测量值。

事实上，航行者一号的计算机仍然保持着“连续开机时间最长的计算机”的吉尼斯世界纪录。自1977年推出以来一直不间断工作，已连续通电408,000小时。

当任务团队于 4 月 20 日收到飞船的回复时，好消息终于传来：修复已被发现有效。五个月来他们第一次能够检查航天器的健康状况和状态。 NASA 表示，重写 FDS 系统剩余代码的额外命令计划在未来几周内发布。

这堪称人类目前使用的最慢的计算机，并且已经被成功修复。

值得一提的是，改代码的方式也很原创。在美国宇航局，当今大多数太空探测任务都在地面上配备了硬件和软件模拟器，工程师可以在其中测试新程序，以确保它们在向真实航天器上传命令时不会造成伤害。但由于年代久远，航海者一号没有任何地面模拟器，任务的大部分原始设计文件仍然是纸质的，尚未数字化。

“你真的必须用眼睛看代码，”美国宇航局喷气推进实验室航行者项目航天器科学家琳达说。 “所以我们必须进行三次检查。每个人都在仔细检查并确保我们将所有链接放在一起。”

航海者一号，发生了什么？

1 于 1977 年 9 月推出，同年发布的消费电脑是 apple II。从很多方面来说，它都是一个科学传奇。

迄今为止，航海者一号已经在宇宙中飞行了46年零7个月。航行者一号目前沿着双曲线轨道飞行，已经达到了第三宇宙速度，这意味着它的轨道已经无法再引导航天器返回太阳系。

航海家一号从地球发射后的轨迹。它于1981年在土星位置与黄道分离，并向蛇夫座移动至今。

它由喷气推进实验室设计和建造，配备了姿态调整控制子系统（ACS），其中包含 16 个联氨推进器、一个三轴稳定陀螺仪以及将探测器无线电天线指向地球的仪器。该系统还包括适用于大多数仪器的冗余单元和八个备用推进器。航海者一号还拥有 11 台科学仪器，用于研究它在太空飞行时可能遇到的行星等天体。

航海者一号最初的设计目标是探测木星、土星及其卫星和光环，其设计寿命只有4年。航海家一号利用引力弹弓，充分利用176年一遇的行星几何排列，仅用少量燃料，先后造访了木星、土星、天王星和海王星。它现在的任务是探测日球层顶并对太阳风进行粒子测量。

航海者一号是目前距离人类最远的航天器。旅行者 2 号是距离第二远的航天器，它们朝不同的方向行驶。

多年来，NASA 一直使用航海家一号来研究宇宙射线、磁场和星际空间中的等离子体环境。它为人类带来了大量的科学研究成果，也从宇宙深处带回了壮观的太空图像，包括木星上的大红斑和木卫一上的活火山。

著名的淡蓝点（Pale Blue Dot）照片也是其中之一。这是航海者一号在 1990 年 2 月 14 日完全关闭相机之前最后一次看到地球。

照片“淡蓝点”由航行者一号拍摄。

当时，美国天文学家卡尔·萨根说服NASA让控制中心发出指令，指示航海家一号回望拍摄它所访问过的行星。其中一张拍摄到了地球，它只是 64 亿公里外太阳光束中的一个小斑点——这是我们目前所知的唯一家园。

与大多数依赖太阳能电池板的人造探测设备不同，两个航行者探测器使用三个放射性同位素热电发电机（RTG）作为电源。这些“电池”目前已经远远超出了设计寿命，人们普遍认为它们仍能维持航天器与地球通讯所需的能量，直到2030年左右。此外，钚核电池可以确保航天器上的科学仪器 板将继续工作到 2025 年。

RTG 燃料容器示意图，其中球体为钚 238 氧化物球体。

由于多年来外太空恶劣的环境影响以及电池电量的减少，NASA已先后关闭了其11台科学仪器中的6台。

航行者一号能持续运行多久，本身就是一个科学实验。

一旦电池耗尽，航行者一号将继续向银河系中心移动，但将不再能够将数据发送回地球。

但至今，传奇仍在继续。

参考内容

本文来自微信公众号，作者：机器之心，36氪授权发布。