一臺(tái) 46 年前的電腦，現(xiàn)在 240 超過(guò)1億公里，修好了。

那是一件浪漫的事情。

經(jīng)過(guò)五個(gè)月的緊張經(jīng)歷「失聯(lián)」以后，240 超過(guò)1億公里的旅行者 1 號(hào)太空飛船（Voyager 1)成功修復(fù)，數(shù)據(jù)順利發(fā)回。

星期一，美國(guó)宇航局 NASA 宣布：在經(jīng)歷了一些創(chuàng)造性的措施之后，旅行者 1 自五個(gè)月以來(lái)，任務(wù)團(tuán)隊(duì)首次收到了有效的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在我們可以檢查現(xiàn)有最遙遠(yuǎn)的人工物體的健康狀況和狀態(tài)。

自去年 11 月亮到現(xiàn)在，旅行者 1 太空飛船首次發(fā)回了關(guān)于其機(jī)載工程系統(tǒng)健康狀況和狀態(tài)的可用數(shù)據(jù)?？茖W(xué)家說(shuō)，下一步是讓太空飛船重新開(kāi)始回歸科學(xué)數(shù)據(jù)。探測(cè)器及其雙胞胎旅行者 2 號(hào)碼是目前唯一一種在星際空間(行星間的空間)航行的人造航天器。

旅行者 1 號(hào)于去年 11 月 14 當(dāng)天開(kāi)始出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤，停止向地球發(fā)送可讀的科學(xué)和工程數(shù)據(jù)。任務(wù)控制人員只能知道航天器還在接收指令，在其他方面正常工作。

可以接收信號(hào)，但是只回到錯(cuò)碼，這給工程師帶來(lái)了一個(gè)難題。

艱難的修復(fù)

今年 3 月亮，位于南加州 NASA 噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）旅行者工程團(tuán)隊(duì)證實(shí)了這一問(wèn)題與航天器的三臺(tái)機(jī)載計(jì)算機(jī)之一、飛行數(shù)據(jù)分系統(tǒng) FDS 相關(guān)。FDS 在將科學(xué)和工程數(shù)據(jù)發(fā)送到地球之前，負(fù)責(zé)包裝它。

4 月 20 五個(gè)月來(lái)，日本首次收到相關(guān)旅行者。 1 數(shù)字健康和狀態(tài)數(shù)據(jù)之后，工程團(tuán)隊(duì)成員 NASA 在會(huì)議室里，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室慶祝。

那時(shí)，工程師們發(fā)出了一份新的指令?！复烈幌隆孤眯姓?1 號(hào)的 FDS，讓它回到內(nèi)存讀數(shù)，然后取得突破。這個(gè)讀數(shù)可以讓工程師找出來(lái)。 FDS 存儲(chǔ)問(wèn)題的位置。

這個(gè)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)有一部分負(fù)責(zé)存儲(chǔ)。 FDS 內(nèi)存(包括部分) FDS 計(jì)算機(jī)技術(shù)代碼)單個(gè)芯片無(wú)法工作，可能是宇宙射線碰撞或硬件老化故障造成的。由于代碼丟失，科學(xué)和工程數(shù)據(jù)無(wú)法使用。由于芯片硬件無(wú)法遠(yuǎn)程修復(fù)，團(tuán)隊(duì)決定將受影響的代碼放置在一起 FDS 其它位置的內(nèi)存。

大約只有 3% 的 FDS 內(nèi)存受到壞芯片的影響， NASA 這意味著沒(méi)有足夠大的新位置來(lái)容納完整的代碼。事實(shí)上，自己 11 月 14 到目前為止，日出問(wèn)題，旅行者 1 數(shù)字收集的所有科學(xué)數(shù)據(jù)都丟失了——飛船無(wú)法存儲(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)。

所以，工程師們制定了將受影響的代碼分成多個(gè)部分的計(jì)劃，并將這些分塊存儲(chǔ)在一起。 FDS 不同的位置。這不僅僅是復(fù)制粘貼:為了使計(jì)劃有效，他們還需要調(diào)整這些代碼分層，以確保它們?nèi)匀蛔鳛橐粋€(gè)整體運(yùn)行；FDS 在其他內(nèi)存部分中，對(duì)代碼位置的任何引用也需要更新。

航行者 1 太空飛船飛行數(shù)據(jù)分系統(tǒng)計(jì)算機(jī)在 20 世紀(jì) 70 年代掃描照片。

該團(tuán)隊(duì)首先選擇了負(fù)責(zé)包裝航天器工程數(shù)據(jù)的代碼。它們是 4 月 18 每天把它送到 FDS 記憶中的新位置。值得注意的是，無(wú)線電信號(hào)大概需要 22.5 到達(dá)旅行者需要一個(gè)小時(shí) 1 數(shù)字，雖然傳輸速度是光速，但是探測(cè)器現(xiàn)在已經(jīng)超過(guò)地球了。 240 1億公里-返回信號(hào)也需要 22.5 回到地球需要一個(gè)小時(shí)。

一次來(lái)回，兩天過(guò)去了。

多少帶寬？雖然距離很遠(yuǎn)，但是 NASA 深空探測(cè)網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)展（Deep Space Network），但是畢竟抵不上物理規(guī)律，現(xiàn)在旅行者 1 數(shù)字的下降傳輸速度是 160 bps，每秒只能傳 160 bit。相比之下，使用新一代 iPhone 拍攝的普通照片大概占用了。 25 MB。如果旅行者 1 這樣一張數(shù)字向地球傳送的圖片，大概需要 43 到 173 小時(shí)。

FDS 與航天器狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)流信息，如功率能力和溫度檢測(cè)值。

事實(shí)上，旅行者 1 到目前為止，數(shù)字的計(jì)算機(jī)仍然保持著「計(jì)算機(jī)連續(xù)啟動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)最長(zhǎng)?！辜崴故澜缂o(jì)錄，自 1977 2008年發(fā)射后一直工作到現(xiàn)在還沒(méi)有斷電，連續(xù)開(kāi)機(jī)時(shí)間長(zhǎng) 40.8 萬(wàn)只小時(shí)。

在任務(wù)航行隊(duì)伍中 4 月 20 每天收到飛船的回復(fù)，最后傳來(lái)好消息：人們發(fā)現(xiàn)修復(fù)方法有效。在過(guò)去的五個(gè)月里，他們首次能夠檢查飛船的健康狀況和狀況。NASA 表示，重寫(xiě) FDS 其他部分系統(tǒng)丟失代碼的額外指令 計(jì)劃在接下來(lái)的幾個(gè)星期內(nèi)發(fā)布。

這種計(jì)算機(jī)可以說(shuō)是目前人類使用最慢的計(jì)算機(jī)，已經(jīng)成功修復(fù)。

值得一提的是，更改代碼的方式也很原始。在美國(guó)宇航局，現(xiàn)在大多數(shù)宇宙探測(cè)器的任務(wù)都有硬件和軟件模擬器在地面上，工程師可以檢測(cè)新的程序，以確保他們?cè)趯⒅噶钌蟼鞯秸嬲挠钪骘w船上時(shí)不會(huì)造成傷害。然而，由于歷史悠久，旅行者 1 這個(gè)數(shù)字沒(méi)有任何路面模擬器，而且這個(gè)任務(wù)的原始設(shè)計(jì)文檔大部分還是紙質(zhì)的，還沒(méi)有數(shù)字化。

「看代碼真的只是用眼睛看，」NASA 航天器科學(xué)家項(xiàng)目噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室旅行者項(xiàng)目 Linda Spilker 說(shuō)道。「因此，我們必須進(jìn)行三次檢查。每個(gè)人都在仔細(xì)檢查，以確保我們把所有的鏈接放在一起。」

旅行者 1 號(hào)碼，經(jīng)歷了什么？

旅行者 1 號(hào)碼的發(fā)射時(shí)間是 1977 年 9 月份，同一年份發(fā)布的消費(fèi)計(jì)算機(jī)是 Apple II。從許多角度來(lái)看，它可以算是一個(gè)科學(xué)傳奇。

到目前為止，旅行者 1 號(hào)碼已在宇宙中航行。 46 年又 7 月份。旅行者 1 號(hào)碼現(xiàn)在正沿著雙曲線軌道飛行，并且已經(jīng)達(dá)到了第三宇宙速度，這意味著它的軌道再也無(wú)法引導(dǎo)航天器飛回太陽(yáng)系。

旅行者 1 號(hào)碼發(fā)射到地球后的軌跡。 1981 年于土星的位置與黃道各奔東西，轉(zhuǎn)向蛇夫座至今。

該系統(tǒng)采用噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)建造，配有姿態(tài)調(diào)節(jié)控制分系統(tǒng)（ACS），包括 16 一個(gè)聯(lián)氨助推器，一個(gè)三軸穩(wěn)定陀螺儀，一個(gè)將探測(cè)器的無(wú)線電天線指向地球的儀器。該系統(tǒng)還包括大多數(shù)設(shè)備的冗余單元和 8 一個(gè)備用助推器。旅行者 1 號(hào)還擁有 11 一種科學(xué)儀器，用于研究在太空中飛行時(shí)可能遇到的天體，如行星。

旅行者 1 號(hào)碼原設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是檢測(cè)木星、土星及其衛(wèi)星和光暈，設(shè)計(jì)壽命僅為 4 年。旅行者通過(guò)引力彈弓的方式， 1 號(hào)碼得到了充分利用 176 一年一遇的行星幾何排列，木星、土星、天王星、海王星只用少量的燃料陸續(xù)訪問(wèn)。它目前的任務(wù)已經(jīng)成為檢測(cè)太陽(yáng)風(fēng)頂部和測(cè)量太陽(yáng)風(fēng)的顆粒。

旅行者 1 號(hào)碼是目前離人類最遠(yuǎn)的航天器。航行者 2 號(hào)碼是第二遠(yuǎn)的航天器，它們朝著不同的方向航行。

多年來(lái)，NASA 一直使用旅行者 1 數(shù)字探討了宇宙射線、磁場(chǎng)和星際空間中的等離子體環(huán)境。它給人們帶來(lái)了很多研究成果，也從宇宙深處帶回了壯觀的太空?qǐng)D像，包括木星上的大紅斑和木衛(wèi)上的活火山。

那個(gè)廣為人知的暗淡藍(lán)點(diǎn)（Pale Blue Dot）照片就是其中之一， 1990 年 2 月 14 日，旅行者 1 在完全關(guān)掉相機(jī)之前，我看了看地球的最后一眼。

旅行者 1 號(hào)碼拍攝的照片《暗淡藍(lán)點(diǎn)》。

那時(shí)，美國(guó)科學(xué)家卡爾?薩根說(shuō)服了 NASA 讓監(jiān)控中心發(fā)出指令，指示旅行者 1 數(shù)字向后看，以便拍攝它所訪問(wèn)的行星。其中一個(gè)拍攝到地球，在那里 64 一億公里外的地球只是太陽(yáng)光束上的一個(gè)小點(diǎn)——這是我們目前所知道的唯一家園。

與大多數(shù)依賴太陽(yáng)能板的人工檢測(cè)設(shè)備不同，兩個(gè)旅行者號(hào)探測(cè)器都是三個(gè)放射性同位素?zé)犭姍C(jī)。（RTG）這就是動(dòng)力來(lái)源「電池」現(xiàn)在已大大超過(guò)了設(shè)計(jì)壽命，一般認(rèn)為他們會(huì)在大概的時(shí)候。 2030 多年前，航天器仍然保持著與地球相連的能量。此外，核電池可以保證旅行者號(hào)碼上攜帶的科學(xué)儀器繼續(xù)工作，直到 2025 年。

RTG 燃料器皿示意圖，其中的球形物是？ - 238 氧化球。

由于多年來(lái)外太空極端環(huán)境的影響，以及電池功率的下降，NASA 已陸續(xù)關(guān)閉 11 在臺(tái)灣科學(xué)儀器中 6 臺(tái)。

旅行者 1 數(shù)字能再運(yùn)行多久，這本身就是一個(gè)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)。

當(dāng)電池耗盡時(shí)，旅行者 1 數(shù)字仍然會(huì)繼續(xù)向銀河系中心前進(jìn)，但是數(shù)據(jù)不能再發(fā)回地球。

但是到目前為止，傳奇還在繼續(xù)。

參照內(nèi)容

https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-voyager-1-resumes-sending-engineering-updates-to-earth

https://arstechnica.com/space/2024/04/recoding-voyager-1-nasas-interstellar-explorer-is-finally-making-sense-again/

https://www.scientificamerican.com/article/after-months-of-gibberish-voyager-1-is-communicating-well-again/

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