233亿公里外,“旅行者”1号出现了未知问题

图中所示的是NASA的“旅行者”1号探测器,它和它的双胞胎“旅行者”2号一起,自1977年以来一直在探索我们的太阳系。
图片来源:NASA/喷气推进实验室-加州理工

探测器仍在正常运行,并继续返回科学数据,但任务团队正在寻找系统数据问题的源头。

美国航空航天局(NASA)“旅行者”1号(Voyager 1)探测器的工程团队正试图解开一个谜团:我们的星际探险者仍在正常运行,接收并执行着来自地球的命令,同时也在正常收集和返回科学数据,但来自探测器姿态连接与控制系统(attitude articulation and control system,AACS)的读数并不能反映探测器上实际发生的情况。

对于这架有着45年历史的探测器,AACS控制着它的行驶方向,在其他任务中,它让“旅行者”1号的高增益天线(high-gain antenna,相对来说辐射方向上更狭窄,在某些方向上的辐射较为集中)精准地指向地球,从而能够将数据发送回来。所有迹象都表明AACS仍在工作,但它所返回的却是无效的遥测数据,比如这些数据可能看起来是随机生成的,或者无法反映AACS理应处于的任何可能状态。

这一问题并没有触发任何的机载故障保护系统,也就是能将探测器置于仅执行必要操作的“安全模式”状态,让工程师有时间对问题进行诊断。“旅行者”1号的信号也并没有减弱,这表明高增益天线维持在规定的指向地球的方向上。

工程师团队将继续密切监视“旅行者”1号的信号,继续确定这些无效数据是直接来自AACS还是来自其他涉及生成和发送遥测数据的系统。在更好地理解问题的本质之前,团队还无法预测这是否会影响探测器还能收集和传输科学数据多久的时间。

“旅行者”1号目前距离地球233亿公里,光走完这一距离需要20小时33分钟,这意味着从地球向“旅行者”1号发送消息并得到回复大约需要两天的时间,任务团队已经习惯了这种“延迟回复”。

“‘旅行者’号任务到了这个阶段,出现这样的问题是正常的。”NASA喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的“旅行者”1号和2号项目主管苏珊娜·多德(Suzanne Dodd)说,“这两架探测器都工作了近45年,这远远超出了任务规划者的预期。它们所在的星际空间是一个此前没有航天器飞入的高辐射环境,因此,工程团队面临着一些巨大的挑战。但我认为,如果有办法解决AACS的这个问题,我们的团队就一定会找到它。”

多德说,团队也可能无法找到这一异常的源头,然后选择适应它;如果他们确实找到了源头,他们可能能够通过更改软件或是通过使用探测器的一个冗余硬件系统来解决问题。

这已经不是“旅行者”1号团队第一次依赖备用硬件了:2017年,“旅行者”1号的主推进器出现了退化迹象,因此工程师改用另一组最初在探测器与行星相遇期间使用过的推进器。这些推进器已经使用了37年,如今仍然能发挥作用。

“旅行者”1号的双胞胎“旅行者”2号探测器仍在继续正常运行,目前距离地球195亿公里。

两架“旅行者”号都是1977年发射的,运行时间远远超过了任务规划者的预期,并且是唯二在星际空间收集数据的航天器。它们从那片遥远的太空中提供的信息有助于推动我们对日球层(heliosphere)更深入的了解,日球层是太阳在太阳系中的行星周围形成的弥散性屏障。

如今,每架探测器每年都会少产生大约4瓦的电量,这限制了探测器可以运行的系统数量。任务的工程团队已经关闭了各种子系统和加热器,以便为科学仪器和关键系统预留电力,目前还没有任何科学仪器因电力的下降而关闭,“旅行者”号团队正在努力保持两架探测器的运行,期待在2025年之后能返回独特的科学数据。

在工程师们继续努力解决“旅行者”1号带给他们展示的谜团的同时,该任务的科学家们将继续充分利用从探测器独特的有利位置传来的数据。

“旅行者”号任务的更多信息

“旅行者”号的两架探测器均由喷气推进实验室负责建造和运行,喷气推进实验室是美国加州理工学院(Caltech)在帕萨迪纳的一个部门。“旅行者”号任务是NASA太阳物理学系统天文台(Heliophysics System Observatory)的一部分,由NASA位于华盛顿的科学任务理事会(Science Mission Directorate)太阳物理学部资助。

“旅行者”号探测器的更多信息请访问:

https://www.nasa.gov/voyager

参考来源:

https://www.jpl.nasa.gov/news/engineers-investigating-nasas-voyager-1-telemetry-data

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