NASA、ボイジャー1号との正常な通信の回復に成功

2024年4月23日

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由緒あるボイジャー1号が、ついに故郷に電話をかけてきた。これは、ミッション・エンジニア、科学者、そして世界中のボイジャーファンを大いに安堵させている。

2023年11月14日、この老朽化した宇宙船は、ちんぷんかんぷんな言葉の羅列のようなものを地球に送信し始めた。ボイジャーは地球からのコマンドを受信しているように見え、正常に動作しているように見えた。ただ、有用な科学技術データが返ってこないのだ。チームのエンジニアたちは、宇宙船に搭載されたコンピュータが故障しているのではないかと診断テストを開始した。また、何か他の問題が起きているのかも知りたかった。

結局のところ、ボイジャー1号に問題があることはまったく驚くべきことではなかった。ボイジャー1号が文字化けしたデータを送り返したのは今回が初めてではない。1977年の打ち上げ以来、宇宙を横断し続けているのだ。現在、ボイジャー1号は太陽系から恒星間空間に向かって突進している。宇宙船のシステムは、老朽化と電力不足のためにいずれ故障するだろう。しかし、人々は可能な限り長持ちすることを願い続けてきた。ボイジャー1号は宇宙の未踏領域を探査しているからだ。

ボイジャー1号に何が起きたのか？

診断テストの結果、NASAのジェット推進研究所の技術チームは、古い技術文書や搭載コンピューターのマニュアルを調べることになった。その結果、フライト・データ・サブシステム（FDS）に問題があることがわかった。宇宙船のデータ処理パイプラインの中で、このシステムは観測機器から情報を受け取り、地球に戻る長い旅路のためにデータストリームにパッケージする。

FDSはメモリに少々問題を抱えていることが判明した。エンジニアたちは、文字通りボイジャー1号に “poke”コマンドを送り、コンピュータをつついてこのことを突き止めた。これにより、FDSはソフトウェアコードやその他のコード値を含むメモリの読み出しを行った。その結果、FDSのメモリの約3パーセントが1つのチップの故障によって破損していることがわかった。これは、科学と工学のデータをパッケージ化するというコンピュータの通常の仕事を妨げるには十分な量である。残念ながら、エンジニアはチップを交換することはできない。修理は不可能なので、技術チームは回避策を考案した。

欠陥コードとチップの修復

では、ボイジャー1号との通信を復旧させるために、エンジニアたちは240億キロの宇宙をどのように横断したのだろうか？彼らはコンピューターの特定の部分に注目した。故障したチップのコードが失われたことで、コンピューターはその役割を果たせなくなったのだ。そこで彼らは、コードをセクションに分割し、FDSのさまざまな場所に保存する方法を考え出した。そして、各セクションを連携させて本来の仕事をさせる必要があった。

彼らはまず、エンジニアリング・データをパッケージ化するコードを取り出し、FDSの安全な場所に移動させた。そして、FDSにいくつかのタスクを実行させるためのコマンドを宇宙船に送った。その結果、4月20日に宇宙船から明瞭なデータが返ってきた。あとは、宇宙船がエンジニアリングとサイエンスの両方のデータを送り返せるように、他のコードで同じことをするだけだ。

PIA26275 blog mission team — 4月20日、NASAジェット推進研究所の会議室で、ボイジャー1号のFDSの修理が成功したことを確認し、喜ぶボイジャー1号のフライトチームメンバー。(Credit: NASA/JPL-Caltech)

今のところ、少なくとも科学チームと技術チームは宇宙船の健康状態とシステムをチェックすることができる。他のコードを移設し、移設後にテストすれば、科学データの受信を再開できるはずだ。これには数週間かかるかもしれない。彼らは22.5光時離れた宇宙船と通信しているため、ボイジャーと長時間の診断会話をするのは時間がかかりそうだ。エンジニアたちがボイジャー1号で最近直面した問題はこれだけではない。2023年10月、エンジニアたちはスラスターに影響を及ぼす燃料フローの問題を克服するために働いた。

歴史に残るボイジャー1号

ボイジャー1号は1977年9月5日に惑星フライバイ軌道で打ち上げられた。1979年3月に木星を、1980年11月に土星を通過した。その後、ミッションは長期間の探査に移行し、2012年に太陽圏を離脱した。太陽系を出る途中、探査機は地球を「振り返る」こともした。現在、探査機は星間物質を探査しているが、太陽系の最外層であるオールトの雲はまだ通過していない。

Pale Blue dot — ボイジャー1号が撮影した象徴的な画像「ペイルブルー・ドット」の最新版は、最新の画像処理ソフトウェアと技術を駆使し、オリジナルのデータと画像を計画した人々の意図を尊重しながら、よく知られたボイジャーの眺めを再考する。 (Credit: NASA/JPL-Caltech)

紫外線分光計、プラズマ・サブシステム、惑星電波天文観測装置、スキャン・プラットフォームなど、ボイジャー1号の科学観測装置のいくつかが停止している。そう遠くない将来、さらに多くの機器がパワーダウンし、データテープレコーダー、ジャイロスコープ、その他のシステムもオフになる。今後10年のうちに、宇宙船は何かを動かし続けるのに十分な電力を持たなくなり、その時ついにボイジャー1号との連絡が途絶えることになる。

これはおそらく2030年代半ばまでに起こり、その頃にはボイジャー1号は約55年間「現役」を続けていることになる。双子のボイジャー2号とともに、この探査機は太陽系外縁部と星間空間の探査を切り開いた。彼らの最後の使命は、遠い未来に彼らを見つけるかもしれない文明への名刺となることだ。

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