旅行者1号重返地球,工程师面临通信难题

旅行者1号重返地球,工程师面临通信难题

47岁的旅行者1号探测器已与美国宇航局(NASA)恢复联系,但尚未完全脱离困境。此前,技术问题导致这艘历史性的探测器与地球失去联系,持续数日。旅行者1号正处于星际空间,距离地球数十亿英里。

远在数十亿英里外的无线电故障

旅行者1号目前正在使用一台自1981年以来从未使用过的无线电发射器与地球上的团队保持联系,工程师们正在努力找出故障原因。这艘于1977年9月发射的探测器正日益老化,团队一直在逐步关闭部分组件以节省电力,使旅行者1号能够从150亿英里(240亿公里)外传回独特的科学数据。

旅行者1号是距离地球最远的探测器,它运行在日球层之外,日球层是太阳磁场和粒子的“泡泡”,延伸至冥王星轨道之外。旅行者1号的仪器直接探测了星际空间。

近年来,这艘老化的探测器已经遇到了几个问题,但旅行者1号团队不断寻找创造性的解决方案,让这艘传奇的探测器能够继续在未知领域进行宇宙之旅。

旅行者1号任务保障经理布鲁斯·瓦格纳(Bruce Waggoner)表示,工程师们偶尔会向旅行者1号发送指令,打开一些加热器,加热那些几十年来一直遭受辐射损伤的组件。他说,热量有助于逆转辐射损伤,辐射损伤会降低探测器组件的性能。

来自加州帕萨迪纳美国宇航局喷气推进实验室的飞行控制中心通过该机构的深空网络向旅行者1号发送信息。该系统在地球上拥有多个无线电天线,帮助该机构与旅行者1号及其孪生探测器旅行者2号,以及探索太阳系的其它探测器进行通信。

旅行者1号随后会发送回工程数据,显示它对指令的响应情况。信息单程传输大约需要23个小时。

但在10月16日,当发送一条加热器指令时,触发了探测器的自主故障保护系统。如果探测器的耗电量超过预期,故障保护系统会自动关闭非必要系统以节省电力。

10月18日,团队发现,无法通过深空网络检测到探测器的响应信号,由此发现了最新的问题。

几十年来,旅行者1号一直使用两台无线电发射器中的一台,称为X波段发射器(根据其使用的频率命名)。另一台发射器称为S波段发射器,使用不同的频率,自1981年以来一直没有使用,因为它的信号比X波段发射器的信号弱得多。

工程师们怀疑,故障保护系统降低了从发射器发送回数据的速率,这改变了旅行者1号与深空网络监控系统共享信号的性质。旅行者1号团队最终在10月18日晚些时候,通过筛选深空网络接收到的信号,找到了探测器的响应信号。

但到10月19日,与旅行者1号的通信似乎完全停止了。

NASA表示,团队认为故障保护系统又触发了两次,可能关闭了X波段发射器,并将探测器切换到功耗更低的S波段发射器。

寻找解决方案

虽然旅行者1号团队不确定由于探测器距离地球遥远,微弱的S波段信号是否可以被探测到,但深空网络工程师还是找到了信号。

团队不会向旅行者1号发送指令,让它重新打开X波段发射器,直到弄清楚触发故障保护系统的原因,这可能需要数周时间。工程师们非常谨慎,因为他们想要确定打开X波段发射器是否会带来潜在风险。

瓦格纳说,如果团队能够让X波段发射器重新工作,该设备可能会传输数据,从而揭示发生的事情。

与此同时,工程师们在10月22日向旅行者1号发送了一条信息,以检查S波段发射器是否正常工作,并在10月24日收到了确认信息。但这不是团队想长期依赖的解决方案。

瓦格纳说:“S波段信号太弱,无法长期使用。到目前为止,团队还无法用它获取遥测数据(有关探测器健康状况和状态的信息),更不用说科学数据了。但至少它让我们可以发送指令,确保探测器仍然指向地球。”

今年,为了克服与这个长期任务的通信挑战,NASA已经使用了多种创新技术,包括启动老旧的推进器,让旅行者1号的天线始终指向地球,以及为一个计算机故障找到解决方案,该故障让探测器几个月无法向地球发送科学数据。这次发射器切换只是其中之一。

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