航海者一号和航海者二号探测器经历了一段非凡的旅程。自 1977 年发射以来,它们已经穿越了太阳系,经过了几颗外行星,并驶出了太阳系的边界,进入了星际空间。它们是宇宙中最遥远的人造物体,而且即使在它们第一次离开地球 47 年后,它们仍在继续前进。
不过,让旧技术持续运行这么长时间并不容易。为了节省电力,必须关闭各种仪器,并且探测器还需要处理计算机故障。但直到今天,他们仍在继续收集科学数据,揭示太阳影响范围之外的空间构成信息,并观察远离地球的事件。
这要归功于航天器令人难以置信的长寿,它一直在克服各种挑战。当你考虑到新手机或电脑在几年内开始出现故障的频率时,航天器已经运行了近五年,这令人印象深刻。正如 1975 年至 1977 年间担任 Voyager 项目经理的约翰·卡萨尼 (John Casani) 所解释的那样,“我们设计它们的目的不是为了持续 30 年或 40 年,而是为了让它们不会出现故障。”
该设计理念的一部分是关于冗余,这是所有太空硬件的重要原则。我们的想法是对所有组件进行备份,这样当一个组件停止工作时,船上就有一个备用组件可以接管。这甚至适用于拥有两个 Voyager 探测器,Voyager 现任项目经理 Suzanne Dodd 表示:“[Voyager] 的设计几乎所有东西都是多余的。拥有两艘航天器——这就存在冗余。”
就在上个月,航行者一号探测器的推进器出现了由燃料管堵塞引起的问题。该管的开口直径应约为 0.01 英寸,但二氧化硅的堆积已将其减小至 0.0015 英寸,这使得推进器的效率远低于应有的效果。该航天器确实有其他可以使用的推进器,但切换是一个微妙而仔细的过程,需要首先使用大量电力来预热它们。
例如,在获得更大的推力和科学仪器因必须暂时关闭以预热其他推进器而发生的风险之间存在权衡。
“我们未来必须做出的所有决定都需要比以前更多的分析和谨慎,”多德谈到修复工作时说道。
执行如此古老的任务所面临的挑战包括处理过时的编程语言和极其有限的资源,更不用说通信延迟了。由于 Voyager 距离太远,几乎需要 24 小时才能发送信号,又需要一天才能收到回复。人们从退休状态中出来帮助修复航天器,与新工程师合作提出创造性的解决方案。
“从我作为项目经理的角度来看,看到年轻工程师兴奋地参与 Voyager 工作,真的非常令人兴奋。接受旧任务的挑战,并与一些大师、建造航天器的人并肩工作,”多德说。 “他们想互相学习。”