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居然又救回來了!NASA修好2億公里外的飛船,還想再用11年

你可能完全無法想象了!一艘2013年發射的飛船, 在2億多公里的火星軌道上癱瘓, 兩個感知自身狀態的組件, 一個主要組件, 一個備用組件都出問題了, 在太空中漂浮了3個月后, 美國宇航局(NASA)竟然把它修復了, 并且創新開發了一套新的導航系統, 讓這個早就超過設計壽命的飛船重新煥發了活力。

這艘飛船就是馬文(MAVEN), 火星大氣與揮發物演化任務, 2014年進入火星軌道, 主要負責研究火星的大氣層。 然而后來它又被賦予了更重要的任務, 那就是為好奇號、洞察號以及去年登陸火星的毅力號提供中繼通信, 把火星車的科學數據送回地球。

馬文是如此的重要, 但在今年2月22日, 馬文的地球團隊突然發現, 馬文竟然失聯了!科學家們緊張了, 馬文在一個近地點150公里, 遠地點6200公里的火星軌道上運行, 如果不能建立聯系, 有可能在一段時間后墜入火星大氣層燒毀,

尤其不知道是什麼原因的情況下。

好在馬文的計算機設置了自動重置系統, 科學家們在78分鐘后重新與它取得了聯系, 才發現問題的嚴重性, 他們可能將不得不失去這艘設計壽命兩年, 但已運行近8年時間的飛船了。 這究竟是怎麼一回事呢?

事情還要回到2017年。

馬文上有兩個慣性測量組件IMU, 安裝有加速度計和陀螺儀, 相當于人類的內耳, 負責感知飛船的方向, 并讓馬文保持正確的姿勢和方向——這絕對是飛船上最重要的系統之一, 因為這兩個組件失靈, 馬文就無法保持正確姿勢, 太陽能電池板就無法充電, 天線也無法對準地球進行通信, 甚至可能因無法調節軌道而墜入火星大氣層燒毀。

這兩個IMU組件, IMU-1作為主用, IMU-2作為備用。 2017年年底的時候, 科學家們發現, IMU-1出現了嚴重問題, 因而將飛船切換到了IMU-2上。 但到了2021年底, 科學家們發現, IMU-2也出現了嚴重磨損, 比原來預期的時間要快得多, 這該怎麼辦呢?

最好的辦法當然是再次切換回到IMU-1上, 而時間就定在了今年的2月22日, 不幸的是, 就在切換的時候嚴重問題出現了,

馬文和地球失去了聯系。

聯系恢復后, 科學家們發現, 飛船一直在嘗試啟用IMU-1但無果, 因而不得不將飛船切換到備用計算機, 再將IMU重新切換到IMU-2上, 但飛船也進入了安全模式, 中止了對火星大氣層的探測和中繼任務。 馬文是火星軌道上3個可以中繼的探測器之一, 由于傳輸數據速度較快, 承擔了極為重要的中繼任務, 中止運行, 意味著整個火星探測任務的縮水。

由于IMU的問題由來已久, 此前科學家們已提出了開發一套全新的導航模式——全星模式(all-stellar mode), 讓飛船完全拋開IMU, 利用它看到的恒星和內置宇宙圖的匹配來確定姿態, 初步計劃是在今年10月份完成。

但這樣一來, 馬文就將有8個月的時間無法工作, 進而影響到火星上的其他探測任務, 地面團隊因而加快了開發進度, 終于在兩個月后的4月19日就拿出了系統, 并上傳到了馬文的計算機上。

經過一個月的調試后, 科學家們終于可以松一口氣了, 他們上傳的軟件竟然奇跡般地修好了2億公里外的馬文, 并用一種新的導航模式取代了原來的導航系統,馬文在5月28日又重新投入了正常運行。與此同時,科學家們切斷了IMU-2的電源,用它的剩余壽命作為飛船的備份,每年都需要在特定時間切換到它上面,才能保證飛船的正常運行,因為全星模式雖然能正常工作,但精度不夠,無法對馬文進行精準操作。

但科學家們的壓力還沒有減輕,因為NASA希望將馬文的任務延長到2025年,并最終延長到2033年火星取樣任務返回時利用馬文來提供中繼,這意味著馬文至少還需要活11年才行。科學家們需要與時間賽跑,在一兩年內想出更聰明的辦法,完全擺脫對IMU的依賴,才有可能讓馬文活到那個時候。

馬文「自拍」

是不是覺得不可思議?竟然修好了2億多公里外的飛船,還賦予了它全新的系統,當然這不是NASA的第一次,此前機遇號、好奇號等都有過修復設備的例子,比如好奇號的鉆頭停止工作后,就設計了另外一套程序,讓它用另外的方式重新投入工作。畢竟這些探測器都是超期服役,老態龍鐘之后問題必然越來越多,而火星離地球那麼遠,也沒法派人上去修,就只能4馬當活馬醫,進行遠程維修了。

當然,NASA也有維修失敗的例子,而探測器就只能長眠火星了。比如勇氣號陷入沙坑,搶救了半年多都無法出來,最終耗盡電力失去了聯系;洞察號的鉆頭則一直無法鉆入火星地下,搶救了近兩年后宣布放棄。

所以還是要未雨綢繆,充分考慮未來可能遇到的問題,開發設計飛船時就加以解決。

并用一種新的導航模式取代了原來的導航系統,馬文在5月28日又重新投入了正常運行。與此同時,科學家們切斷了IMU-2的電源,用它的剩余壽命作為飛船的備份,每年都需要在特定時間切換到它上面,才能保證飛船的正常運行,因為全星模式雖然能正常工作,但精度不夠,無法對馬文進行精準操作。

但科學家們的壓力還沒有減輕,因為NASA希望將馬文的任務延長到2025年,并最終延長到2033年火星取樣任務返回時利用馬文來提供中繼,這意味著馬文至少還需要活11年才行。科學家們需要與時間賽跑,在一兩年內想出更聰明的辦法,完全擺脫對IMU的依賴,才有可能讓馬文活到那個時候。

馬文「自拍」

是不是覺得不可思議?竟然修好了2億多公里外的飛船,還賦予了它全新的系統,當然這不是NASA的第一次,此前機遇號、好奇號等都有過修復設備的例子,比如好奇號的鉆頭停止工作后,就設計了另外一套程序,讓它用另外的方式重新投入工作。畢竟這些探測器都是超期服役,老態龍鐘之后問題必然越來越多,而火星離地球那麼遠,也沒法派人上去修,就只能4馬當活馬醫,進行遠程維修了。

當然,NASA也有維修失敗的例子,而探測器就只能長眠火星了。比如勇氣號陷入沙坑,搶救了半年多都無法出來,最終耗盡電力失去了聯系;洞察號的鉆頭則一直無法鉆入火星地下,搶救了近兩年后宣布放棄。

所以還是要未雨綢繆,充分考慮未來可能遇到的問題,開發設計飛船時就加以解決。

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