旅行者1号的通信故障可能暴露了航天器的年龄

事实证明，航天器也无法幸免于衰老。2023年11月，NASA服役超过46年的旅行者1号航天器开始向地球发送一连串的乱码，发出毫无意义的信号。这种乱码持续了五个多月，旅行者1号任务团队成员一直在争分夺秒地解决问题。

2024年4月，NASA宣布这艘老化的航天器终于恢复了发送有意义的信息。但尽管最近问题得到解决，通信中断本身仍然是一个担忧，这让人对探测器的耐用性以及其系统为何如此容易出现问题产生怀疑——这一切似乎都是时间流逝的产物。

旅行者1号出了什么问题？

旅行者1号航天器于1977年作为NASA的旅行者任务的一部分被送入太空，它已经在太空中飞行了超过150亿英里。在其整个旅程中，这艘航天器收集了关于其状态的信息，并继续深入宇宙，与其双胞胎旅行者2号航天器一起，对太阳系外层空间和太阳系外层空间以外的空间进行了研究。

这艘探测器在其旅程中经历了不少故障，其中一个最大的故障始于11月。尽管这艘航天器**继续接收并响应**旅行者1号任务团队的命令，但其通信系统在大约那个时候开始出现故障，这意味着航天器停止发送有意义的自身信号。取而代之的是，它**被卡在发送重复的“0”和“1”序列**，而不是将其宝贵信息打包成二进制代码。

目前，航天器似乎大部分恢复了正常。旅行者1号正在再次发送有意义的系统信息，并且有望很快恢复有意义的科学信息。但这并不是困扰这艘探测器、中断其星际探索的唯一问题。事实上，在近五十年的飞行后，旅行者1号正越来越多地显露出其年龄的迹象。

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为什么旅行者1号容易出问题？

旅行者1号和旅行者2号最初旨在研究木星和土星，它们的制造寿命仅为五年。但随着它们飞掠这两个行星的完成，以及它们的轨迹越来越深入太空，缩短它们的旅程似乎太可惜了。渐渐地，它们最初的两行星任务变成了四行星任务，然后又变成了星际任务，这两艘探测器分别在2012年和2018年成为了首批进入恒星间空间的航天器。

但从那时起，旅行者1号的平稳航行变得越来越颠簸，这很可能是年龄造成的。例如，在2017年，该探测器的主推进器开始出现故障，迫使旅行者1号团队切换到其辅助推进器来维持其通信对准能力。而在2022年，旅行者1号的姿态控制和指向系统（AACS）也出现了故障，导致航天器发送的信号变得毫无意义，这与11月开始的问题很相似。

除了这些问题，对这艘老化航天器构成最大威胁的是其逐渐减弱的电力供应：随着旅行者号的电力减弱，科学家们正在逐步关闭一些科学仪器，以试图为其他仪器节省电力。这是一个战略性举措，因为任务团队成员正试图从这些探测器中获取尽可能多的信息，但包括旅行者1号11月故障在内的问题只会阻碍这一目标的实现。

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是什么修复了旅行者1号？

旅行者1号任务团队确定了航天器计算机中的问题，并得出结论，11月的困境源于其通信系统之一——飞行数据子系统（FDS）——内存中“损坏的部分”。该子系统负责将探测器收集的信息打包，然后传输回任务团队。

12月，任务团队重启了FDS，但重启未能使该子系统恢复正常工作状态。在此之后，团队决定在3月1日向探测器发送一个名为“poke”的命令。这个“poke”命令经过谨慎的考虑和规划，旨在促使损坏的子系统绕过损坏部分继续工作。

3月3日收到了响应，但不是乱码，仍然难以辨认。响应延迟是预料之中的——信号需要22.5小时才能到达探测器，再需要22.5小时才能到达任务团队——但响应非常隐晦。直到3月10日，任务团队成员才确定响应包含FDS内存的读出数据，包括其初始指令和任何被修改过的代码，无论是通过命令还是通过航天器状态修改的。

通过将读出数据与问题发生前的读出数据进行比较，团队确认FDS内存中约有3%的部分已损坏，阻碍了计算机的运行。团队随后得出结论，并于2024年4月4日宣布，受影响的代码可能包含在一个独立的芯片上。

团队选择绕过故障的芯片，决定将受影响的代码分成更小的部分（有些与发送系统数据有关，有些与发送科学数据有关），并将这些更小的部分插入到FDS内存中其他可运行的位置。

团队于4月18日发出了移动部分受影响代码的指令，并于4月20日收到了包含可识别系统信息的响应。不久，团队将发出指令移动更多受影响的代码，目标是收到包含可识别科学信息的响应。

尽管看起来已经避免，但这次旅行者1号的通信危机仍然凸显了这艘航天器的脆弱性以及解决其问题所需的时间——对于这艘不断老化的探测器来说，时间尤其宝贵。

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