2024年4月20日，旅行者1號工程團隊時隔5個月，終於重新收到了來自47年前所發射的探測器傳回的有效資料。
▲收到資料當天，工程團隊成員在NASA噴氣動力實驗室的會議室中歡呼。
01.關於旅行者1號
在當下5G和WIFI已經普及的時代，NASA噴氣動力實驗室中掌握著最前沿航天技術的工程師們依然在頑強地使用相當於5G通訊百萬分之一的頻寬與旅行者1號這臺上世紀70年代出廠的老爺機保持聯絡，絞盡腦汁地維護其正常運轉，並試圖從傳回的資料中找出一些能發表在《自然（Nature）》和《科學（Science）》上的發現。之所以能讓工程師們如此傾情，只因它已經突破了太陽風所能影響的範圍，看到了人類從未看到的景象。
旅行者1號是距離地球最遠的人造航天器，發射於1977年，是一艘無人外太陽系核動力太空探測器，攜帶有105千克的科學探測儀器。它在1980年就已完成其原先的主要目標：探測木星、土星及其衛星與環，同年起開始了一項擴充任務：探索日球層頂的區域和邊界。截至2024年5月10日15時，旅行者一號已距離地球244億公里（162.73425755 AU）。
▲1990年2月14日，在探測任務全部完成後，工程師們決定關閉相機以節約能源。旅行者1號在離地球60億公里外最後一次拍下了它眼中的地球。這張有史以來拍攝距離最遙遠的地球肖像，被命名為“黯淡藍點”（地球甚至沒有佔據一個完整的畫素）。
02.故障及修復
在漫長的47年中，旅行者1號曾遭遇過「拒絕執行命令」、「二進位制位翻轉」等多次故障，但最終都化險為夷。
本文開頭所提到的故障最早被發現於2023年11月19日。按原有設定，旅行者1號的飛行資料系統（Flight Data Subsystem，FDS）負責打包探測與狀態資料，透過遙測調製裝置（Telemetry Modulation Unit，TMU）和無線電發射器將資料以二進位制程式碼的形式發回地球。故障發生後，旅行者1號不斷髮送重複的“1”和“0”亂碼，不再攜帶任何有效的資料。
經過一系列檢查，工程團隊在今年3月證實，本次故障的原因在於負責儲存FDS記憶體的3塊晶片之一出現了故障，故障原因則可能是晶片老化或宇宙射線撞擊。儘管因故障晶片而受損的記憶體僅佔約3%，但這個47歲的老爺機已經沒有足夠大的空間來容納完整程式碼，因此只能將這些受損程式碼劃分為多個部分，分散儲存在剩餘晶片中。為了保證位置調整後的程式碼仍能作為一個整體來執行，FDS記憶體其他部分中對受損程式碼位置的引用也都需要同步更新，難度不低。
尤其是受到頻寬影響，從地球發出的指令需要22.5小時才能到達探測器，也就是說每次發出的指令需要等待45小時才能收到回應。2024年4月18日位置調整程式碼發出後，在4月20日，歷時5個月，工程團隊終於成功接收到了旅行者1號發回的狀態資料，這表明故障修復已經生效。後續，NASA將重新調整FDS的程式碼和其他受影響部分，使其恢復探測資料的傳送。
可以說，這臺當前人類仍在使用的最慢的電腦，被成功修復了。
03.修復方式及創新
在修復方式的選擇上，由於這臺年代久遠的旅行者1號大部分的原始設計文件仍是尚未數字化的紙質文件，因此只能使用最為原始的方法。“看程式碼真的是隻用眼睛看，”NASA 噴氣推進實驗室旅行者專案航天器科學家Linda Spilker說道，“所以我們必須進行三次檢查，以確保將所有連結放在一起”。
然而，對於當下程式碼量龐大的各類探測器或其他航天裝置來說，顯然已有更優解：大部分航天裝置都在地面配備有硬體和軟體模擬器，如近幾年大熱的“數字衛星”。數字孿生的技術支援工程師在脫離硬體環境的情況下測試新程式，以確保程式上傳至真實裝置時不會造成傷害。
天目全數字實時模擬軟體SkyEye，是一款基於視覺化建模的硬體行為及模擬平臺，在航天領域，已實現基於AT697、龍芯等嵌入式處理器的空間站載荷軟體的全數字模擬，支援程式碼在虛擬模擬平臺上執行，同時支援程式碼質量分析等測試任務；在“數字衛星”實踐中，基於SkyEye的衛星超實時模擬子系統是一套基於SPARC處理器的姿軌控嵌入式軟體的開發、模擬和驗證系統，支援與Simulink協同模擬，可實現全數字高速閉環模擬執行，適用於姿軌控軟體的開發除錯、系統測試。
04.重啟後的星途
實際上，旅行者1號已經時日無多。
由於已經無法依靠太陽光來提供電力，旅行者1號只能靠著自帶的放射性熱核電池來供電。雖然已經為了延長使用時間而關閉了大部分儀器，但隨著熱核電池輸出功率的不斷衰減，預計維持探測器最基本系統執行的電能將在2025年耗盡。屆時，進入靜默狀態的旅行者1號仍將繼續向銀河系中心前進，但再也無法向地球發回任何資料。
最後，值得一提的是，作為人造飛行器的先驅者，旅行者1號還攜帶著一張銅製鍍金唱片，包括用55種人類語言錄製的問候語：“行星地球的孩子（向你們）問好”。儘管機會已經微乎其微，但我們仍可暢想：許多光年之外，會有另外的文明發現了旅行者1號，解碼了金唱片，興奮地發現地球人類的存在，欣慰地得知他們在宇宙中並不孤單。
參考文獻
[1] https://blogs.nasa.gov/voyager/2024/03/15/nasa-engineers-make-progress-toward-understanding-voyager-1-issue/
[2] https://mp.weixin.qq.com/s/OWIQ2WCJEWYN7lbQXwcShg