在美國國家航空暨太空總署(NASA)的所有任務中,沒有一個像 1977 年發射的「航海家1號」[1][2]那樣訪問了如此多的行星和衛星,也沒有提供如此多的關於外行星的新視角。

Artist's Concept of Voyager

Artist’s Concept of Voyager

航海家號是大規模的太空探索飛行器。最初被設想為從木星到冥王星的太陽系的「長久旅行」,然後縮小到一個更溫和的任務,被稱為水手 – 木星 – 土星任務,直到它在發射前夕化身為航海家號,該任務目標始終沒有改變,並將保持到未來。近十億美元的原始價格標籤使其成為第二昂貴的行星航行,僅次於1976年登陸火星的「維京號」[3]。

如今,它返回的資料反映出他可能產生了問題。探測器仍在正常運行,並繼續返回科學資料,但任務團隊正在尋找系統資料問題的源頭。

美國國家航空暨太空總署 「航海家1號」( Voyager 1 )探測器的工程團隊正試圖解開一個謎團:我們的星際探險者仍在正常運行,接收並執行著來自地球的命令,同時也在正常收集和返回科學資料,但來自探測器姿態連接與控制系統( attitude articulation and control system, AACS )的讀數並不能反映探測器上實際發生的情況。

對於這架有著45年歷史的探測器, AACS 控制著它的行駛方向,在其他任務中,它讓「航海家1號」的高增益天線( high-gain antenna ,相對來說輻射方向上更狹窄,在某些方向上的輻射較為集中)精准地指向地球,從而能夠將資料發送回來。所有跡象都表明 AACS 仍在工作,但它所返回的卻是無效的遙測資料,比如這些資料可能看起來是隨機生成的,或者無法反映 AACS 理應處於的任何可能狀態。

航海家1號

航海家1號

這一問題並沒有觸發任何的機載故障保護系統,也就是能將探測器置於僅執行必要操作的「安全模式」狀態,讓工程師有時間對問題進行診斷。「航海家1號」的信號也並沒有減弱,這表明高增益天線維持在規定的指向地球的方向上。

工程師團隊將繼續密切監視「航海家1號」的信號,繼續確定這些無效資料是直接來自 AACS 還是來自其他涉及生成和發送遙測資料的系統。在更好地理解問題的本質之前,團隊還無法預測這是否會影響探測器還能收集和傳輸科學資料多久的時間。

「航海家1號」目前距離地球233億公里,光走完這一距離需要20小時33分鐘,這意味著從地球向「航海家1號」發送消息並得到回復大約需要兩天的時間,任務團隊已經習慣了這種「延遲回復」。

圖中 NASA 的「航海家1號」,它和它的雙胞胎「航海家2號」一起,自1977年以來一直在探索我們的太陽系。

圖中 NASA 的「航海家1號」,它和它的雙胞胎「航海家2號」一起,自1977年以來一直在探索我們的太陽系。

「『航海家號』號任務到了這個階段,出現這樣的問題是正常的。」 NASA 噴氣推進實驗室( Jet Propulsion Laboratory )的「航海家1號」和2號專案主管蘇珊娜·多德( Suzanne Dodd )說,「這兩架探測器都工作了近45年,這遠遠超出了任務規劃者的預期。它們所在的星際太空是一個此前沒有航太器飛入的高輻射環境,因此,工程團隊面臨著一些巨大的挑戰。但我認為,如果有辦法解決 AACS 的這個問題,我們的團隊就一定會找到它。」

多德說,團隊也可能無法找到這一異常的源頭,然後選擇適應它;如果他們確實找到了源頭,他們可能能夠通過更改軟體或是通過使用探測器的一個冗餘硬體系統來解決問題。

這已經不是「航海家1號」團隊第一次依賴備用硬體了:2017年,「航海家1號」的主推進器出現了退化跡象,因此工程師改用另一組最初在探測器與行星相遇期間使用過的推進器。這些推進器已經使用了37年,如今仍然能發揮作用。

「航海家1號」的雙胞胎「航海家2號」探測器仍在繼續正常運行,目前距離地球195億公里。

航海家2號

航海家2號

兩架「航海家號」都是1977年發射的,執行時間遠遠超過了任務規劃者的預期,並且是唯二在星際太空收集資料的航太器。它們從那片遙遠的太空中提供的資訊有助於推動我們對日球層( heliosphere )更深入的瞭解,日球層是太陽在太陽系中的行星周圍形成的彌散性屏障。

如今,每架探測器每年都會少產生大約4瓦的電量,這限制了探測器可以運行的系統數量。任務的工程團隊已經關閉了各種子系統和加熱器,以便為科學儀器和關鍵系統預留電力,目前還沒有任何科學儀器因電力的下降而關閉,「航海家號」團隊正在努力保持兩架探測器的運行,期待在2025年之後能返回獨特的科學資料。

在工程師們繼續努力解決「航海家1號」帶給他們展示的謎團的同時,該任務的科學家們將繼續充分利用從探測器獨特的有利位置傳來的資料。


參考文章:

[1]Voyager: The Grand Tour of Big Science (nasa.gov)

[2]航海家1號 – 維基百科,自由的百科全書

[3]維京號 – 維基百科,自由的百科全書 (wikipedia.org)

[4]航海家計畫 – 維琪百科,自由的百科全書

[5]233億公里外,「航海家1號」出現了未知問題 – NASA中文

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Tan Jinge
Tan Jinge, Editor of sbestimes.com

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