NASA竟然成功修复2亿公里外的飞船了?
网友【了不起】 2022-06-07 02:53:12 分享在【时代发展的印记】版块    1    4

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你可能完全无法想象了!一艘2013年发射的飞船,在2亿多公里的火星轨道上瘫痪,两个感知自身状态的组件,一个主要组件,一个备用组件都出问题了,在太空中漂浮了3个月后,美国宇航局(NASA)竟然把它修复了,并且创新开发了一套新的导航系统,让这个早就超过设计寿命的飞船重新焕发了活力。

这艘飞船就是马文(MAVEN),火星大气与挥发物演化任务,2014年进入火星轨道,主要负责研究火星的大气层。然而后来它又被赋予了更重要的任务,那就是为好奇号、洞察号以及去年登陆火星的毅力号提供中继通信,把火星车的科学数据送回地球。

马文是如此的重要,但在今年2月22日,马文的地球团队突然发现,马文竟然失联了!科学家们紧张了,马文在一个近地点150公里,远地点6200公里的火星轨道上运行,如果不能建立联系,有可能在一段时间后坠入火星大气层烧毁,尤其不知道是什么原因的情况下。

好在马文的计算机设置了自动重置系统,科学家们在78分钟后重新与它取得了联系,才发现问题的严重性,他们可能将不得不失去这艘设计寿命两年,但已运行近8年时间的飞船了。这究竟是怎么一回事呢?

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事情还要回到2017年。

马文上有两个惯性测量组件IMU,安装有加速度计和陀螺仪,相当于人类的内耳,负责感知飞船的方向,并让马文保持正确的姿势和方向——这绝对是飞船上最重要的系统之一,因为这两个组件失灵,马文就无法保持正确姿势,太阳能电池板就无法充电,天线也无法对准地球进行通信,甚至可能因无法调节轨道而坠入火星大气层烧毁。

这两个IMU组件,IMU-1作为主用,IMU-2作为备用。2017年年底的时候,科学家们发现,IMU-1出现了严重问题,因而将飞船切换到了IMU-2上。但到了2021年底,科学家们发现,IMU-2也出现了严重磨损,比原来预期的时间要快得多,这该怎么办呢?

最好的办法当然是再次切换回到IMU-1上,而时间就定在了今年的2月22日,不幸的是,就在切换的时候严重问题出现了,马文和地球失去了联系。

联系恢复后,科学家们发现,飞船一直在尝试启用IMU-1但无果,因而不得不将飞船切换到备用计算机,再将IMU重新切换到IMU-2上,但飞船也进入了安全模式,中止了对火星大气层的探测和中继任务。马文是火星轨道上3个可以中继的探测器之一,由于传输数据速度较快,承担了极为重要的中继任务,中止运行,意味着整个火星探测任务的缩水。

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由于IMU的问题由来已久,此前科学家们已提出了开发一套全新的导航模式——全星模式(all-stellar mode),让飞船完全抛开IMU,利用它看到的恒星和内置宇宙图的匹配来确定姿态,初步计划是在今年10月份完成。

但这样一来,马文就将有8个月的时间无法工作,进而影响到火星上的其他探测任务,地面团队因而加快了开发进度,终于在两个月后的4月19日就拿出了系统,并上传到了马文的计算机上。

经过一个月的调试后,科学家们终于可以松一口气了,他们上传的软件竟然奇迹般地修好了2亿公里外的马文,并用一种新的导航模式取代了原来的导航系统,马文在5月28日又重新投入了正常运行。与此同时,科学家们切断了IMU-2的电源,用它的剩余寿命作为飞船的备份,每年都需要在特定时间切换到它上面,才能保证飞船的正常运行,因为全星模式虽然能正常工作,但精度不够,无法对马文进行精准操作。

但科学家们的压力还没有减轻,因为NASA希望将马文的任务延长到2025年,并最终延长到2033年火星取样任务返回时利用马文来提供中继,这意味着马文至少还需要活11年才行。科学家们需要与时间赛跑,在一两年内想出更聪明的办法,完全摆脱对IMU的依赖,才有可能让马文活到那个时候。

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马文“自拍”

是不是觉得不可思议?竟然修好了2亿多公里外的飞船,还赋予了它全新的系统,当然这不是NASA的第一次,此前机遇号、好奇号等都有过修复设备的例子,比如好奇号的钻头停止工作后,就设计了另外一套程序,让它用另外的方式重新投入工作。毕竟这些探测器都是超期服役,老态龙钟之后问题必然越来越多,而火星离地球那么远,也没法派人上去修,就只能死马当活马医,进行远程维修了。

当然,NASA也有维修失败的例子,而探测器就只能长眠火星了。比如勇气号陷入沙坑,抢救了半年多都无法出来,最终耗尽电力失去了联系;洞察号的钻头则一直无法钻入火星地下,抢救了近两年后宣布放弃。

所以还是要未雨绸缪,充分考虑未来可能遇到的问题,开发设计飞船时就加以解决。比如中国的火星车祝融号就设计了太阳能电池板除尘设施,可以保证充足的电力供应,从而避免火星尘埃和沙尘暴的影响。

出处:头条号 @徐德文科学频道

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