飛了48年還沒飛出太陽系的旅行者一號，前段時間經(jīng)歷了一場跨越240億公里的“急救”，還真的又恢復了活力，繼續(xù)兢兢業(yè)業(yè)完成著自己的任務。用著幾十年前的技術，竟然還能再回崗位，這怎么不算奇跡？

01

超齡探測器

從2023年年底開始，NASA工程師就發(fā)現(xiàn)旅行者1號有點“神智不清”，開始重復傳回來一些特定組合的1和0二進制亂碼，經(jīng)過判斷，工程師認為是旅行者那三個機載控制系統(tǒng)之一出了問題。但其實要發(fā)現(xiàn)和解決這個問題都很難。

畢竟按照今天的標準，旅行者一號的技術可謂十分荒謬：它載有一臺8通道磁帶記錄儀和一臺存儲空間只有低端iPhone二十四萬分之一的電腦。當年出發(fā)的時候，它的任務只是一次為期4年的土星之旅而已，撐到現(xiàn)在全是附贈。

旅行者一號的電腦上分別有三個控制系統(tǒng)：計算機指令子系統(tǒng)（CCS）、姿態(tài)調(diào)節(jié)控制子系統(tǒng)（ACS）以及飛行數(shù)據(jù)子系統(tǒng)（FDS）。

這三套控制系統(tǒng)可以讓旅行者一號進行長時間無監(jiān)督的自主控制，還能對自己的飛行狀態(tài)和設備儀器工作情況進行自動的監(jiān)測控制和修正，甚至能對旅途中臨時發(fā)生的各類故障迅速進行檢查和排除。

CCS主要負責控制攝像機，它有固定的計算機程序，包括故障檢測和校正、天線指向等；ACS就是控制航天器的方向（姿態(tài)），比如讓高增益天線指向地球、控制飛行器姿態(tài)變化、對掃描平臺進行定位等等；FDS工作要多一些，不僅要負責可見光相機的操作、成像參數(shù)控制，還要負責給身上科學設備收集到的工程數(shù)據(jù)打包，之后才能通過一個功率相當于冰箱燈泡的發(fā)射器傳回數(shù)據(jù)，供NASA的工程師們解讀。

換句話說，F(xiàn)DS主要就是負責存儲和處理，旅行者一號上面所有儀器拍攝或探索到的圖像以及科學數(shù)據(jù)，并進行可讀性整理的子系統(tǒng)。那既然現(xiàn)在工程師們讀不出來數(shù)據(jù)了，那首先就要懷疑FDS。

NASA找來了曾經(jīng)參與旅行者一號設計研發(fā)的工程師們，向旅行者一號發(fā)送了一個喚醒信號。根據(jù)傳回的內(nèi)存數(shù)據(jù)，同時經(jīng)過長達五個月的新老專家會診，他們確認是旅行者一號搭載的FDS的內(nèi)存芯片受損，破壞了代碼，才導致了這場故障。

損害聽起來并不嚴重，只損壞了3%，按理來說換個內(nèi)存芯片就可以了。但很可惜在距離地球240億公里的地方可沒有電腦城，也沒飛行器能完成這件事——即便是以光速前行的無線電，到達旅行者一號的位置也要將近一天時間。

旅行者一號拍攝的土星，現(xiàn)在其攝像功能已經(jīng)關閉

02

1977年的技術時間膠囊

為什么沒有探測器靠近它？

旅行者一號是目前飛的最遠、速度最快的航天器，也是恒星際空間唯二的人造物體，另一個就是它的孿生姐妹“旅行者2號”，但是兩個探測器的航向也不一樣。

它以微小的脈沖方式，走段時間喘口氣，微微調(diào)整姿態(tài)，保證自己的天線指向地球，與地球指揮中心保持通信。

而它現(xiàn)在待的環(huán)境也很特殊，它早已經(jīng)超出了太陽釋放的等離子體（太陽風）的范圍，進入到星際空間等離子體的懷抱。那里是寒冷黑暗的恒星際空間，等離子體廣泛存在于空間中，那是帶電粒子最稠密和運動最緩慢的形態(tài)。讀者可以觀察一下霓虹燈，這也是等離子體的一種表現(xiàn)。

就算能有飛行器現(xiàn)在接近它，能更換內(nèi)存芯片，拔出芯片也會傻眼：這是50年前的技術成果，磁芯存儲器。

磁芯存儲器很多人可能聽都沒聽過，它的設計更有意思，可以說是織毛衣一樣把內(nèi)存織出來，甚至大多是研究員手工串出來的。

現(xiàn)代計算機的歷史并非始于互聯(lián)網(wǎng)，而是始于二戰(zhàn)期間發(fā)展起來的軍工技術。最早的機器專注于快速計算，幾乎沒有存儲和檢索信息的能力。直到20世紀50年代早期，磁芯存儲器的出現(xiàn)才實現(xiàn)了高效的數(shù)字信息存儲，一個比特就能表示信息，那復制信息的邊際成本自然降低了。

磁芯存儲器的基本存儲單元是微小的磁環(huán)，通常由鐵氧體材料制成。這些磁環(huán)非常小，直徑一般在1到2毫米之間，它們被穿在導線上，形成一個陣列。一般會用三根導線穿過這個芝麻大小的磁環(huán)，以兩根導線尋址，第三根導線用來讀出和寫入數(shù)據(jù)。

磁芯存儲器早已被集成電路所淘汰

電流會在導線周圍產(chǎn)生磁場，可以用來為磁環(huán)賦以不同的磁場方向。當導線中流過不同方向的電流時，可使磁環(huán)按兩種不同方向磁化，而這兩種不同的磁化方向，就代表了計算機中的“1”和“0”，信息便以這種磁場形式儲存下來。

它的古老還體現(xiàn)在，要存儲一個字節(jié)，需要8個磁環(huán)，如果要達到1kb的存儲量，則需要8192個磁環(huán)才能實現(xiàn)。

現(xiàn)在誰還能找到這種繞線的內(nèi)存？NASA的工程師們只好重新寫一遍代碼。先把FDS內(nèi)存里原本的代碼打散，分成若干部分，存儲于內(nèi)存的其他位置，反正只要避開那受損的3%即可；再把修改好的代碼重新發(fā)送給FDS的內(nèi)存。

幸好，兩天之后旅行者一號就給地面?zhèn)魉土擞行У墓こ虜?shù)據(jù)，說明這個解決流程以后也能用。但是隨著旅行者一號越飛越遠，終有一天會和地球失聯(lián)，這一天在2025年之后會很快來臨。但旅行者一號不會停下，甚至在四億五千八百萬年后，它將代表地球飄過銀河系中心。

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編輯｜張毅

主編｜黎坤

總編輯｜吳新

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壹零社：用圖文、視頻記錄科技互聯(lián)網(wǎng)新鮮事、電商生活、云計算、ICT領域、消費電子，商業(yè)故事。《中國知網(wǎng)》每周全文收錄；中國科技報刊100強；2021年微博百萬粉絲俱樂部成員；2022年抖音優(yōu)質(zhì)科技內(nèi)容創(chuàng)作者