一场追逐星际的浪漫

　　一台运行近47年的计算机，在240亿公里之外遭修好了，将继续与人类保持联系。

　　这是一场属于星际的浪漫。

　　美国航天局喷气推进实验室近期发布公报，由于修复方案取得成效，已向太空发射近47年的人造航天器“旅行者1号”探测器，时隔5个月再次发回了有关其工程系统健康状态的可读数据。

　　自1977年遭发射后，“旅行者1号”便是一位勤勤恳恳的“模范生”，其搭载的计算机一直工作到现在没断过电，至今保持着“连续开机时长最长计算机”的吉尼斯世界纪录，时刻为人类展示着未曾涉足的深空。

　　在它的帮助下，科学家们获取了大量关于太阳系内行星的宝贵数据。例如，它发回了关于木星、土星、天王星和海王星的详细图像，揭示了这些行星的巨大磁场和复杂的气象系统。此外，它还发现了诸多太阳系内的卫星，为人类进一步了解太阳系的构成提供了重要依据。

　　但在2023年11月份，人类和“旅行者1号”断联了。准确地说，“旅行者1号”还在向地球传输信号，可惜信号变成了无法解读的乱码。经过相关工程团队研究，通信故障与该探测器搭载的1台遭称为“飞行数据子系统（FDS）”的计算机有关，其中的一个芯片可能由于宇宙射线撞击或硬件老化而出现了故障，进而导致软件代码丢失。

　　如何才能修好这一损坏的芯片硬件？谜底几乎为不可能。经过近47年飞行后，“旅行者1号”距离地球240多亿公里，超过日地距离约160倍。这一在地球上能遭很快解决的技术问题，却因为遥远的距离变成了难题。

　　不过，工程师们很快转变了思路，既然芯片无法修复，那就索性将其取而代之——将受其影响的代码放置在FDS内存的其他位置。然而大约只有3%的FDS内存遭损坏的芯片影响，却没有一个足够大的新位置来容纳全面的代码。对此，工程师们制定了一个极其精细的计划，将受影响的代码划分为多个部分，融易新媒体消息，再分块存储在FDS中的不同位置。

　　工程师们于今年4月18日将新的代码信息打包送往太空。然后便开始了“漫长”的等待。虽然传输的速度是光速，但该探测器目前离地球太远，无线电信号大约需要22.5个小时才能到达“旅行者1号”。信号一个来回，便需要大概2天时间。不过最终还是在4月20日传来了好消息：人们发现修复方式有效。5个月以来首次能够检查探测器的健康状况。

　　虽然此次修复以圆满结局收场，但地面团队和“旅行者1号”艰难重建联系的过程，也再度引发了人们的担忧，即随着“旅行者1号”一步步探索更遥远的太空，地面与其保持有效的联系将会越来越难，此种深空通信还能持续多久？

　　除了损坏的设备难以修复之外，接收通信信号也因距离远而变为一个棘手的问题。“旅行者1号”的信号传输与接收主要依赖无线电波，而无线电信号的强度与距离的平方成反比。随着距离越来越远，无线电信号越来越弱，收发设备自身和宇宙背景产生的噪声干扰就会越来越明显。此外，近半个世纪以来，地球上广播、电视、手机等无线电信号干扰日益严重，地面团队也将越来越难以全面地接收到“旅行者1号”的信息。

　　当前地面站为接收探测器传来的信号可谓铆足了劲。用于和“旅行者1号”通信的是直径70米的全可动抛物面高增益反射天线，其面板表面达到亚毫米级精度。该天线还引入了全息对齐技术，用来准确聚焦X频段射频信号。

　　即便如此，“旅行者1号”的信号强度也只有通常手机可接收的最弱信号的十万分之一。为了接收如此微弱的信号，技术人员还需将天线的接收组件冷却到接近绝对零摄氏度，利用超导效应，实现超高灵敏度和极低噪声。随后，设备再对接收到的信号进行放大，还原出原始信号。

　　然而，还有一个问题是当前技术无法跨越的，即探测器动力源的耗尽。由于“旅行者1号”离太阳太远，基本上无法利用太阳能，于是用上了原子能——放射性同位素温差热电池。任务之初，“电池”的初始输出约为470瓦，随着时间推移，功率以约6.4瓦/年的速度慢慢下降，而且热电偶等装置性能也逐渐退化，供能效果逐渐不佳。当前探测器的电池已经超出了其设计寿命。

　　为了能够将探测器的工作寿命延长到2027年，也就是其发射50周年，当前美国宇航局已关闭了“旅行者1号”的不少子系统、加热器和科学仪器等。届时如果没有突破性的解决办法，一旦电池耗尽，“旅行者1号”仍会继续向银河系中心进发，只是将再也无法向地球发回数据了。