- NASAの46年運用の Voyager 1 がコンピューター異常により科学・工学データを送信できなくなり、恒星間空間で続いてきた長期観測の流れが途切れるリスクが生じている
- 異常は搭載コンピューターの flight data system と通信装置の間で発生しており、11月14日から意味のあるデータの代わりに1と0の反復パターンだけが返ってきている
- 探査機は地球から約 150億マイル 離れており、命令の往復に約45時間かかるため、原因の診断と復旧の試みは数週間に及ぶ可能性がある
- Voyager 1 は命令を受信して実行することはできるが、現在の探査機の状態や観測値を含む 利用可能なデータ は地球に届いていない
- Voyager 1・2 は太陽圏外の恒星間空間で運用されている唯一の宇宙船であり、復旧が遅れるほど粒子や磁場の変化を追跡するデータが不完全になる
恒星間空間で止まったデータ送信
- NASAの Voyager 1 はコンピューター異常により、地球のミッションチームに正常なデータを送信できていない
- エンジニアたちは、太陽系外の未開拓領域を探査中の老朽化した探査機を遠隔で復旧させようと作業している
- Voyager 1 は地球から約 150億マイル、すなわち240億km離れた最遠の宇宙船である
- 双子の探査機 Voyager 2 も地球から120億マイル、すなわち200億km以上離れている
- 2機の探査機はいずれも 恒星間空間 にあり、冥王星の軌道より外側まで広がる太陽の磁場と粒子の泡である太陽圏の外で運用された唯一の宇宙船である
5年のミッションから46年の運用へ
- Voyager 探査機は当初 5年運用 を目標に設計されたが、史上最も長く運用されている2機の宇宙船となった
- 2機の探査機は数十年前に Jupiter、Saturn、Uranus、Neptune のフライバイという当初の目標を達成した後も、太陽系とその先に関する観測を提供し続けてきた
- 予想を大きく超えた運用期間に伴い、さまざまな技術的問題も繰り返し発生している
flight data system の異常
- Voyager 1 には3台の搭載コンピューターがあり、そのうち flight data system は科学機器の情報と探査機の状態を示す工学データを集めて送信する
- 地球のミッション管制はこのデータを1と0からなる バイナリコード の形で受け取る
- 現在、flight data system は反復状態に陥っているようで、通信装置は同じ1と0のパターンだけを返送している
- ミッションチームは11月14日にこの問題を初めて確認した
- 探査機は依然として地球から送られた命令を受信し、実行することができる
- ただし通信装置の問題のため、Voyager 1 の 科学データ と 工学データ は地球に戻ってきていない
復旧に時間がかかる理由
- Voyager チームは週末の間に flight data system を再起動する命令を送ったが、まだ利用可能なデータは戻ってきていない
- NASA Jet Propulsion Laboratory の Calla Cofield によれば、エンジニアたちは次の対応を決める前に根本原因に関する情報をさらに集めている
- このプロセスには 数週間 かかる可能性がある
- 距離のため、1つの命令を送って結果を確認するだけでも長い時間が必要になる
- 地球から送った命令が探査機に到達するまで 22.5時間 かかる
- 応答を受け取るまでには 45時間 待たなければならない
- Voyager 1 は1981年に flight data system に関連する、似てはいるが同一ではない問題を経験したことがある
- 現在の問題は、近年探査機が経験した他の異常とは関連していないように見える
- ミッションチームが参照できるのは数十年前に作成された 原本マニュアル のみであり、それらの文書は老朽化した探査機が現在直面している問題を想定していなかった
- 追加の命令を送る前には、探査機の運用に予期しない影響が生じないよう、起こりうる結果を検討する必要がある
古い宇宙船を生かし続ける作業
- Voyager チームは電力を節約しミッションを延長するため、2機の老朽探査機の機器を段階的に停止してきた
- 長期運用の間には、予期しない問題や通信途絶も何度も発生している
- 2020年には Voyager 2 が地球と 7か月 の間通信できなかった期間があった
- 8月には誤った命令で Voyager 2 のアンテナの向きがずれた後、ミッションチームが長距離の“shout”手法で通信を復旧した
- Voyager 1 の定期的なデータ送信が復旧すれば、数十年にわたって続いてきた観測の流れを維持できる
- ミッションの主な価値は 長い運用期間 にあり、科学者たちは探査機が太陽圏からさらに遠ざかるにつれて粒子と磁場がどのように変化するかを見ようとしている
- Voyager 1 が情報を返し続けられなければ、そのデータセットは不完全になる
- Cofield は、Voyager 探査機は当初のミッションをはるかに超えて史上どの宇宙船よりも長く運用されており、エンジニアリングチームが生存のために努力している間にも問題は起こりうると述べている
1件のコメント
Hacker News のコメント
私の好きな技術伝説の一つに、Voyager 1 は打ち上げ時に ビタビエンコーダを搭載していたものの、当時の地球にはそれをデコードできるほど高速なコンピュータがなかった、という話がある
数年後、ムーアの法則が追いつくと、遠隔でビタビ方式に切り替えて、より効率的に送信したという話
リアルタイムでデコードできなかったという意味なら、そもそもその必要はなかったはず。送信データはどうせテープに記録されていたはずだから
そうしたテープをデコードする方法はここで説明されている: https://destevez.net/2021/09/decoding-voyager-1/
昔の光学ドライブが48倍速で書き込む一方、読み込みは8倍速だったので、検証を有効にすると、焼く時間より検証時間の方が長くかかったのを思い出す
誤り訂正やノイズ・劣化のフィルタリングのようなものが理由なのだろう。誤り訂正に役立つ追加ビットを作るのは取るに足らない計算だが、損傷した媒体で実際に誤り訂正を行うのは、多くの複雑な計算を必要とすることがある
誤り率が低ければデコードは簡単で、プログラムは反転したビットを単純に推測できる。誤り率が高くなるほど難しくなり、ビタビデコーダは計算コストが大きいが、他の構成より高い誤り率を訂正できる
地球からの距離が遠くなるほど信号強度は弱くなるため、ミッション後半では誤り訂正がはるかに重要になる。ミッション中に送信誤り率が上がるにつれて、異なる冗長レベルの間を行き来した可能性もある。ただし畳み込み符号が役に立たなかった時点はなく、より優れたデコーダのおかげで少し有用性が増しただけ
理解できないのは、なぜ最初からより良い方式を使い、そのデータをテープに保存しなかったのかという点。Voyager がきちんと動作するかまだ信頼できなかったのかもしれないし、PDF の一つによれば実験的なシステムだったという。または、地球に比較的近かった頃は Voyager が全帯域幅を使い切るほど十分なデータを生成しておらず、遠ざかるにつれて信号が弱くなり、より良い誤り訂正や地上受信機が必要になったのかもしれない
私が一番好きなグラフは、Voyager 1 が太陽系を離れたことを示したグラフ
当時は高校の数学・理科教師で、一日中生徒たちにこのグラフを見せていた。みんなの表情が変わり、その意味に気づく瞬間を見るのが本当に楽しかった
https://phys.org/news/2012-10-voyager-left-solar.html
こうした探査機と成果のことを考えると、途方もない驚異と安心感を覚える。日々押し寄せる仕事の前に、心を落ち着ける助けになるかもしれない
私がいちばん好きな事実の一つは、Voyager 1にVoyager Golden Recordというものが搭載されていることです。
そこにはこんな言葉が記されています。「これは小さく遠い世界からの贈り物であり、私たちの音、科学、イメージ、音楽、思考、感情の証です。私たちは自分たちの時代を生き延び、あなた方の時代まで生きたいと願っています」
これを考えるたびに鳥肌が立ちます。今回の問題から復旧して、通信を再び確立できることを願っています。
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_Golden_Record
ところがWikipediaの写真を見ると、ヌードもVitruvian Manもありません。何十年も持っていた思い込みが急に修正されるのは変な感じです。おそらく以前のPioneer plaqueとVoyagerを頭の中で混同していたのでしょう。
https://en.wikipedia.org/wiki/Pioneer_plaque
NASAがPioneer plaqueのヌード、つまり裸の男女の線画で批判を受けた後、Saganと同僚たちはGolden Recordに裸の男女の写真を入れることを許されなかったそうです。代わりにカップルのシルエットだけが含まれました。ただし記録にはJon Lombergの「脊椎動物の進化図」が入っており、外部生殖器が見える、解剖学的に正確な裸の男女の絵があります。手を振る人物も変わっていて、Pioneer plaqueでは男性が手を振っていますが、「脊椎動物の進化」の画像では女性が手を振っています。
私の考えも似ています。私たちはまだ幼く、食べる場所で排泄し、互いを殺すことに相当な資源を使い、自分たち自身の世話もうまくできず、ウサギのように繁殖しています。
数パーセク先のどこかに「まだ接近するな。この存在たちは接触が意味し得ることにまだ備わっていない」と書かれた標識があるのかもしれません。私たちはこれから試験に合格しなければなりません。その試験は、現在の人間の条件の副産物として生まれるのでしょう。
「私たちの時代を生き延びたい」という言葉もあまりに的確です。本当に現実的で、あの記録にはそれだけ現実的である必要があります。
もし私たちが本当に生き延び、繁栄し、旅路の先を行く存在たちが想像できるような規模に到達するなら、私たちはやり遂げたのだという事実に畏敬の念を抱きながら振り返るかもしれません。他の存在たちも、私たちが成功すればいつか会う価値があると、希望と期待をもって見てくれるかもしれません。
もしかすると、その小さくしぶとい世界とそこに住む人々は十分に目覚めて持ちこたえ、まだ幼いながらも、ある程度仲間になる準備をするのかもしれません。あの短い文には本当に多くのものが込められています。
Berryの「Johnny B. Goode」を含めることには議論があり、一部はロック音楽は「若者っぽい」と言ったそうですが、それに対してSaganは「この惑星には若者がたくさんいます」と答えたとのことです。
驚くべき芸術作品で、Voyagerファンなら一つ手に入れてもいいと思います。本だけでも価格に見合う価値があります。Golden Recordを理解すればするほど、これはあちらの彼方にあるものではなく、まさにここにいる私たちが持つものがどれほど貴重かについての作品なのだと気づかされます。
https://ozmarecords.com/collections/shop/products/voyager-go...
Voyager宇宙船が最初に打ち上げられたときは、関心を持つには少し幼すぎましたが、80年代半ばからこの宇宙船たちの冒険を追ってきました。
海王星フライバイのときに「Neptune all night」というテレビ特番を見て、少しがっかりしたのを覚えています。一晩中で写真を1枚しか受け取れず、色付けする時間もなかったからです。
当初のミッション範囲をはるかに超えて長く持ちこたえ、遠くまで行けるよう宇宙船を設計したエンジニアたちの独創性、そしてあれほど過酷な環境で、長い時間と遠い距離を隔てて2機の機械を運用し続けてきた能力には、いつも刺激を受けてきました。
過去と現在のVoyagerチームのおかげで、数多くの若者がSTEMの道に進む刺激を受けましたし、このプロジェクトは人間の好奇心旺盛で創造的な面がどれほど素晴らしいかを示してくれました。
https://www.nytimes.com/2017/08/03/magazine/the-loyal-engine...
インターネット以前の時代の楽しみでした。
V'gerについての文章を読むたびに、人類としての誇りと敬意を感じます。
極めて有害な環境の中で私たちから遠ざかりながらも、46年目の今もなお自分の仕事をし、絵はがきを送っている宇宙探査機を設計し、作ったというのは驚くべきことです。
それなのに地球では、私たちはいまだに単純なことを台無しにしています。
ときどき、こうした勝利を生み出したチームに自分がいたらどうだっただろうと想像しますが、一生誇りに圧倒されていたと思います。
あの映画は子どもの頃の私に畏敬の念を抱かせました。
Voyager 1に関する次の文言は、宇宙がどれほど広大で、オールトの雲までだけでもどれほど遠いのかをよく思い出させてくれるので、いつも好きだった
「Voyager 1は1日に約100万マイル進むが、オールトの雲の内縁に到達するまでに約300年かかり、反対側を抜けるにはおそらくさらに3万年かかるだろう」
遠い未来には、宇宙船がまだ宇宙を進み続けるVoyagerを追い越し、初期の宇宙旅行時代の人類の遺物として眺めるようになってほしい
https://www.youtube.com/watch?v=buqtdpuZxvk
https://en.wikipedia.org/wiki/Galaxy_Song#Accuracy_of_astron...
将来Voyager IとIIを追い越したら、より新しいタイプのバッテリー、もしかすると反物質ベースのほぼ永久的な電源に改造できるかもしれない
最近、大人になってから初めてStar Trek: The Motion Pictureのディレクターズカット版を見た
NASAとSFを結びつけた事例の中でも最良のものの1つだと思う
https://memory-alpha.fandom.com/wiki/Star_Trek:_The_Motion_P...
代替探査機を検討する時期は、とうの昔に過ぎている
外惑星をフライバイするためではなく、Voyagerを上回る速度を達成して星間物質の探査を続けることを目的にすべきだ
ここにある別のコメントでも、その技術としてイオン推進と光帆が挙げられていて、核分裂も選択肢になり得る。単純さという点では核分裂片方式が気に入っている
[1] https://www.nasa.gov/general/aerogel-core-fission-fragment-r...
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Fission-fragment_rocket
カイパーベルト探査や、人間の一生のうちにもう一度グランドツアーを実施するのに素晴らしいだろう
[3] https://www.projectrho.com/public_html/rocket/enginelist2.ph...
129年後にはまたグランドツアーの機会が来るし、そもそもVoyagerにその速度を与えたのも、まさに惑星フライバイとそれに伴う重力アシストだった
RCグライダーがダイナミックソアリングで風速をはるかに上回る速度を出すように、理論上は光速の2%に到達できるという
[0] https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2022.1017...
[1] (ヘッドホン注意) https://www.youtube.com/watch?v=4eFD_Wj6dhk
https://en.wikipedia.org/wiki/Breakthrough_Starshot
@dang、このタイトルを変えられるだろうか？ 事実と違う。宇宙船はまだ地球と通信中だ
このリンクが情報を提供していて、おそらくより良いリンクでもある: “Engineers Working to Resolve Issue With Voyager 1 Computer” (2023年12月12日)
https://blogs.nasa.gov/sunspot/2023/12/12/engineers-working-...
これらの宇宙船を動かし続け、ソフトウェアアップデートを開発しているチームについての最近のドキュメンタリー「It's Quieter in the Twilight」(2022)が良かった
https://m.imdb.com/title/tt17658964/