新闻资讯
  当前位置: 首页 > 新闻资讯

星际追逐,执念永恒

发布时间:2024-05-20 17:13:12 

在240亿公里外,一运行了47年的计算机成功修复,重新与人类建立了联系,谱写了一曲跨越星际的浪漫。

美国宇航局喷气推进实验室发布公报称,经过修复方案的实施,在太空运行了近47年的旅行者1号探测器,时隔5个月再次向地球发送了其工程系统健康状态的可读数据。

自1977年发射以来,旅行者1号一直勤恳工作,创下了“连续开机时长最长的计算机”的吉尼斯世界纪录,不断向人类展现着深空的奥秘。在其帮助下,科学家们获得了关于太阳系行星的宝贵数据,包括木星、土星、天王星和海王星的详细图像,揭示了它们巨大的磁场和复杂的气象系统。它还发现了许多太阳系卫星,为人类研究太阳系的构成提供了重要依据。

2023年11月,旅行者1号与地球失联。经查,通信故障与探测器搭载的飞行数据子系统(FDS)计算机中的一个芯片故障有关,该芯片可能因宇宙射线撞击或硬件老化损坏,导致软件代码丢失。

修复损坏的芯片硬件几乎是不可能的任务。旅行者1号距离地球240多亿公里,是日地距离的160倍。在地球上可以快速解决的技术问题,却因遥远的距离而变得困难重重。

工程师们很快转换思路,决定绕开损坏的芯片,将受影响的代码放置在FDS内存的其他位置。虽然受损坏芯片影响的FDS内存仅为3%左右,但却没有足够大的新位置容纳完整的代码。对此,工程师们制定了一个精密计划,将受影响的代码划分为多个部分,再分块存储在FDS的不同位置。

4月18日,工程师们将新的代码信息打包发送到太空。随后开始了“漫长”的等待。尽管传输速度为光速,但由于探测器距离地球较远,无线电信号大约需要22.5小时才能到达旅行者1号,单程通信需要大约2天时间。4月20日,一个好消息传来:修复方案成功了,时隔5个月,地面控制中心再次能够检查探测器的健康状况。

虽然此次修复圆满收场,但地面团队与旅行者1号重建联系的过程也引发了人们的担忧。随着旅行者1号探索更遥远的太空,地面控制中心与它的联系将变得越来越困难。这种跨越深空的通信还能持续多久,成了一个令人深思的问题。

除了设备故障难以修复外,接收通信信号也因距离过远而变得棘手。旅行者1号的信号传输和接收主要依赖无线电波,而无线电信号强度与距离的平方成反比。随着距离越来越远,无线电信号越来越弱,收发设备自身噪声和宇宙背景噪声的干扰将越来越明显。

近半个世纪以来,地球上广播、电视、手机等无线电信号干扰愈发严重,地面团队接收“旅行者1号”探测器信息的难度也越来越大。

目前,接收探测器信号的地面观测站已全力以赴。用于与“旅行者1号”通信的是口径70米的全可动抛物面高增益反射天线,其面板表面达到亚毫米级精度。该天线还采用了全息对齐技术,精准对焦X频段射频信号。

尽管如此,“旅行者1号”的信号强度仍然仅为通常手机可接收信号强度的十万分之一。为了接收如此微弱的信号,技术人员必须将天线的接收组件冷却至接近绝对零度,利用超导效应实现极高的灵敏度和极低的噪声。随后,设备再对接收到的信号进行放大,还原出原始信号。

有一个问题是当前技术无法解决的,那就是探测器动力源的耗尽。“旅行者1号”距离太阳较远,难以利用太阳能,因此采用原子能——放射性同位素温差热电池。任务初期,“电池”的初始输出约为470瓦,随着时间推移,其功率以每年约6.4瓦的速度逐渐衰减,热电偶等装置的性能也在下降,供能效果逐步减弱。目前,探测器的电池已超过其设计寿命。

为了将探测器的工作寿命延长至2027年,即发射50周年,美国宇航局已关闭“旅行者1号”的多个子系统、加热器和科学仪器等。届时,如果没有突破性的解决方案,一旦电池耗尽,“旅行者1号”仍将继续向银河系中心进发,但无法再向地球发送数据。

尽管如此,这段浪漫的星际之旅仍在继续。