Один бит решает дело - 21 Июня 2010 - Сайт о научно-технической информации

08 Июн 2010 г. ТрВ № 55, c. 15, "Новости"
Ольга Закутняя
Рубрика: Новости науки

В мае новостные агентства и блоги мира облетело сообщение: аппарат «Вояджер-2» (Voyager 2), совершающий рейс за пределы Солнечной системы, стал передавать непонятную информацию. Непонятную в прямом смысле этого слова — произошел сбой в системе обработки и форматирования научных данных. Историю о том, как сотрудники американской Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA в Пасадене диагностировали и исправляли неполадку, по праву можно назвать рассказом о самой удаленной операции, которую когда-либо проводили люди. Сейчас «Вояджер-2» от Земли отделяет 13,8 млрд км (приблизительно 92 астрономические единицы), так что на один обмен радиосигналами с аппаратом уходит больше суток.

Сбой произошел 22 апреля. В этот день «Вояджер-2» «заговорил на непонятном языке»: что-то произошло с форматом научных данных, которые аппарат передавал на Землю. Тревогу забили сразу, но к активным действиям инженерам JPL удалось перейти только 30 апреля. Дело в том, что в это же время аппарат готовился к навигационному маневру и поэтому температура внутри него оказалась выше, чем обычно. Это, по словам научного руководителя проекта Эдварда Стоуна (Edward C. Stone) из Калифорнийского технологического института, влияло на стабильность настройки приемника. До тех пор, пока температура не вернулась к норме, действовал временный запрет на отправку команд.

Далее события развивались насколько возможно стремительно. В начале мая инженерам удалось установить, что аппарат в целом функционирует нормально, а сбой произошел лишь в системе обработки полетных данных FDS (Flight Data System). Она отвечает за сбор, хранение и форматирование служебной информации и данных с приборов, в том числе научных, перед отправкой на Землю, а также управляет записывающим устройством и работой научных инструментов.

После этого было решено временно перевести бортовую аппаратуру в своеобразный «безопасный» режим и временно остановить передачу научных данных. «Вояджер» отправлял на Землю только служебную информацию о своем состоянии. К 12 мая инженерам удалось получить полный «скан» состояния памяти FDS. К 17 мая «виновника» сбоя удалось найти. Им оказался один-единственный бит памяти, поменявший свое значение с 0 на 1. Чтобы окончательно убедиться в правильности этого вывода, сотрудникам JPL пришлось промоделировать работу «мутировава-шей» FDS на компьютере. Результаты моделирования достаточно хорошо совпали с реальным поведением аппарата. После этой проверки было принято решение о восстановлении «дефектного» бита, которое назначили на 19 мая.

Еще через сутки, 20 мая, от аппарата пришло долгожданное известие о том, что операция прошла успешно. Правда, «включение» научных данных было отложено еще на два дня, пока не убедились, что «виновный» бит остается в нужном состоянии. Наконец, 22 мая была отправлена команда о возобновлении передачи, что и произошло на следующий день, 23 мая.

Если судить по сайту JPL, посвященному миссии, с тех пор ничего критичного с аппаратом не происходило. Форматированные данные продолжают поступать на Землю (кстати, «Вояджер-2» передает их непрерывно со скоростью 160 бит в секунду — правда, не все эти данные принимаются, о чем чуть ниже). Экспериментаторы подтверждают, что FDS работает нормально, если не считать сдвига во времени, который получился в результате выполнения поданной с Земли команды. В этом нет ничего критичного для собственно научных данных; кроме того, эти данные можно легко скорректировать на Земле. Тем не менее, в ближайшие две недели планируется исправить и этот сбой.

Кстати, перезапись бита была лишь самым простым способом исправления ситуации, но не единственным. Альтернативный вариант — заблокировать доступ к проблемному участку памяти, изменив соответствующим образом программу «Вояджера-2».

В СМИ операцию с «Вояджером-2» немедленно окрестили словом reset, которое в русском переводе превратилось в не совсем корректную «перезагрузку», видимо, по ассоциации с фильмом «Матрица» (правда, название фильма выглядит так: «The Matrix Reloaded»). Но, пожалуй, больше всего события порадовали адептов контактов со внеземными цивилизациями»: по Сети сразу же поползли слухи о том, что «Вояджер-2» захватили инопланетяне, а непонятные данные, которые передает аппарат, — на самом деле «привет из далеких созвездий».

В реальности, конечно, дело обстоит гораздо прозаичнее. Скорее всего, как говорит Эдвард Стоун, причиной неполадки были частицы космических лучей, преодолевшие радиационную защиту аппарата. Впрочем, дальше предположений здесь дело вряд ли продвинется: аппарат находится слишком далеко, чтобы их удалось проверить.

«Вояджер-2» продолжает свой путь в Солнечной системе. Он слегка «задерживается» по сравнению со своим «братом-близнецом» «Вояджером-1», который находится на 3 млрд км дальше от Земли и еще в 2004 г. пересек границу внутренней ударной волны (termination shock), отделяющей сверхзвуковое течение солнечного ветра от дозвукового. Впрочем, поскольку положение ударной волны не фиксировано, то таких пересечений было зарегистрировано несколько, что даже дало повод для нездоровых сенсаций. «Вояджер-2», пересек этот рубеж в 2007 г.

Сейчас на аппаратах работает шесть научных приборов: магнитометр, приемник плазменных волн, детектор плазмы (только на «Вояджере-2»), детектор заряженных частиц низких энергий, детектор космических лучей и ультрафиолетовый спектрометр. Кроме этого, для научных целей используется и радиосистема аппаратов. Данные передаются на Землю в режиме реального времени (насколько это слово может быть применимо к столь далеким объектам) и принимаются здесь на станциях сети дальней космической связи. Вернее, в случае «Вояджера-2» речь идет только об одной станции в Канберре (Австралия): аппарат настолько отклонился к югу, что его «видно» лишь оттуда. Исследователи стремятся получать данные как минимум 16 часов в сутки, но это не всегда возможно, поскольку «в очереди» стоят и другие проекты.

Считается, что аппаратам хватит ресурсов для работы и ориентации в пространстве до 2025 г. На обоих «Вояджерах» установлены радиоизотопные термоэлектрические генераторы, работающие на плутонии. Из-за естественного распада плутония мощность генераторов постепенно падает: в момент запуска она составляла около 470 ватт, сегодня — уже 285 и 287 для первого и второго аппаратов соответственно. По мере уменьшения мощности научные инструменты будут «выключаться»: на сайте JPL приведен примерный график того, как будут замолкать приборы «Вояджеров».

Впрочем, до этого оба аппарата успеют пролететь еще 30 астрономических единиц со средней скоростью 3 а.е. в год. За это время, как надеются ученые, хотя бы одному из них удастся проникнуть в настоящий космос и пересечь гелиопаузу — границу, на которой происходит окончательное торможение солнечного ветра, сменяющегося межзвездной плазмой. Эта граница предположительно находится на расстоянии 110 а.е. Пожалуй, это будет одно из тех немногих достижений человечества, которыми можно по-настоящему гордиться. В общем, если в далеком будущем о нашем времени будут говорить как об эпохе «Вояджеров», то можно считать, что XX век прошел не зря.