Вояджер воскрес
В середине ноября прошлого года «Вояджер-1» неожиданно начал передавать научные данные и показатели телеметрии в нечитаемом виде. При этом аппарат оставался на связи и получал команды с Земли.
Инженеры пришли к выводу, что сбой произошел в компьютере FDS (Flight Data Subsystem), который отвечает за формирование пакетов данных перед отправкой на Землю. Оказалось, что из строя вышел один из чипов памяти, на котором хранились важные элементы программного обеспечения FDS.
Чтобы восстановить работу компьютера, специалисты решили записать утраченный код на другой чип памяти, однако ни на одном из оставшихся чипов не оказалось достаточно свободного места. По этой причине программу пришлось распределить по частям в разных местах FDS таким образом, чтобы компьютер мог без ошибок запускать обновленный код.
Программный патч был отправлен на «Вояджер-1» 18 апреля — с учетом расстояния до аппарата его передача заняла почти 22,5 часа. 20 апреля зонд к радости инженеров прислал в ответ корректные данные телеметрии. В ближайшее время специалисты рассчитывают внести в код FDS исправления, которые позволят «Вояджеру» возобновить и передачу научных данных.
Команда проекта радуется успешной загрузке телеметрии с «Вояджера-1»
Почитал комментарии к посту про Вояджер и подивился. Как же изменился мир за какие-то 40 лет. Это некоторый ответ...хм... всем комментаторам сразу.
1.Железки, работающие долгие годы, причём весьма сложные, существуют в количестве. Мы, в нашем мире одноразовых вещей, привыкли, что техника долго не служит. Этому есть разные причины, от запланированного устаревания до маркетинга и реального развития технологий. Но мы мало сталкиваемся в реальной жизни с тем, что реально долго работает. А оно есть. У той же турбины ТЭС срок службы - 40 лет (с рядом оговорок, ну так у неё и условия работы те ещё).
Я сам трогал руками комплекс, отработавший где-то с середины 60-х. И на конец 2010-х годов он был вполне живой и рабочий. Очень интересный дизайн - рабочее место оператора выглядит как рубка звездолёта из 60-х. Вот реально - подковообразный пульт, всё скруглённое, зажигающиеся транспаранты. Тоже из космической отрасли.
И таких вещей много. Мы о них не задумываемся и не встречаемся с ними, потому, когда это происходит, это вызывает вот такую реакцию: "ВАУ, железяка в космосе 40 лет работает!".
Кстати, город, как "машина для жилья". Магистральные подземные трубопроводы в моём районе не меняли с момента моего переезда сюда - это 20 лет. Ремонт их вокруг дома, где я вырос - это примерно 1986 год. :)
2. Восторг по поводу замены "прошивки" на огромном расстоянии. И здесь причина восторга - окружающие нас технологии. Все привыкли, что есть быстрый компьютер, удобный редактор, отладчик. Можно написать код, сразу его собрать и исполнить, посмотреть, как он работает и исправить ошибки. Кажется - а как иначе?
А вот как иначе - краешком застал даже я. Есть большая машина. И вам выделяют терминал и, скажем, два часа машинного времени. Таких терминалов - куда как больше одного и машина обслуживает их по очереди. Так что работает это всё не быстро и с удобной интегрированной средой тоже всё плохо. Если вы будете работать в современном стиле - то только на борьбу с синтаксическими ошибками вы потратите массу времени.
А потому - вдумчиво изучаем листинг программы, исправляем ошибки. Тщательно прорабатываем алгоритмы, сначала на бумаге. А уж потом максимально эффективно используем свои два часа. И хорошо, если так - а ещё раньше вы отправляли в машину код и через сутки в отведённое время получали распечатку. И представьте, как обидно получить ответ "синтаксическая ошибка в строке 173" :)
Потому - никакого чуда, просто иной подход к программированию и отладке.
3. Как вообще это происходит :) Я думаю, что "у нас" и "у них" всё примерно одинаково. Предположим, произошёл отказ железки, которая где-то там, в небесах. После грозных административных движений собирается коллектив людей, которые эту железку делали, и начинает искать причину отказа и пути устранения. Сначала анализируется телеметрия, по результатам строятся различные предположения. Из шкафа вынимается отработочный экземпляр железки и на нём пытаются воспроизвести отказ так, чтобы получить такую же телеметрию. Потом формируют программу...хм... исследований. Железке отправляют команды, по мере необходимости включают служебные, нештатные или редкие режимы. Это большая работа, в ней задействованы десятки людей и организаций, оформляется много бумаг. ЦУП должен выдавать команды, кто-то ещё - работать, например, четвертью мощности от штатной на передачу. При этом анализируется телеметрия с железки, её реакция. И да - в итоге можно найти источник проблемы и как-то её решить, в том числе переписав фрагмент управляющей программы. Потом это всё отлаживают на Земле, на отработочных копиях железки, потом заливают на борт. Это долгая работа. Но в ней нет никакого чуда.
С "Вояджером" всё аналогично. Успеху с коррекцией программы и определением сбойного модуля памяти предшествовала долга работа - "оттуда" получали дамп памяти, анализировали, воспроизводили ситуацию на Земле. Потом корректировали программу, гоняли на имитаторе бортового компьютера, и только потом отправили скорректированное ПО на борт.
4. Питание "Вояджера". Это РИТЭГ. Если очень-очень упрощённо - это цилиндр с плутонием и термопреобразователями. Плутоний распадается, выделяет тепло, тепло преобразуется в электричество. Может работать десятки лет (для этого и делается), но выходная мощность падает. "Космос на службу людям" - подобные (не точно такие!) "батарейки" питали автоматические маяки вдоль Северного морского пути. Можно немного почитать: https://knife.media/riteg/
5. Радиация. Радиация бывает разная и на полупроводниковую электронику действует не очень хорошо :) На флеш-память - так вообще плохо. Самое страшное - тяжёлое заряженная частица, ТЗЧ. Образует в полупроводнике проводящий канал, что приводит к короткому замыканию. Чтобы чип не сгорел - нужно контролировать потребляемый ток и снимать питание при его скачке. Нудно и подробно тут: https://habr.com/ru/articles/189066/
Чтобы всё это парировать - применяют разные решения. От дополнительных разрядов в памяти (например, код Хэмминга - позволяет исправить один исказившийся бит и очень прост в реализации) до троирования узлов и устройств. То есть один узел "размножается" в трёх экземплярах, которые работают одновременно, с одними и теми же входными данными. Тогда и на выходе должно быть одно и то же. Из трёх значений на выходе трёх узлов формируется одно выходное по принципу "два одинаковых из трёх".
Память. Мы привыкли к флешкам и гигабайтам. Однако, 50 лет назад всё было не так. До появления полупроводниковой памяти это вообще для разработчиков ЭВМ была мУка. Пожалуй, вершиной дополупроводниковой технологии является твистор-память. Это...хм... пусть будут магнитные кольца и провода. Вершина - потому что это смогли делать достаточно просто. Но тут подоспела полупроводниковая память - у неё больше ёмкость, меньше энергопотребление, больше скорость. Так что аналогия с флеш здесь не верна.
6. Радиосвязь. "Вы всё врёте, тут мобила в лесу не ловит, а они за миллионы километров прошивку отправляют!". Одно не исключает другого. Вот советский проект "ВеГа". Аэростатные зонды в атмосфере Венере передавали информацию сразу на Землю. Выходная мощность передатчика зонда 4,5 Вт. Чтобы принять такой сигнал на Земле - нужна большая антенна. И скорее всего малошумящие усилители этой антенны охлаждаются жидким азотом. Но это просто по памяти, не полезу проверять. Цитата из Википедии:
-----
В телеметрическом режиме за 30-секундной передачей чистой несущей для доплеровских измерений антеннами РСДБ скорости зонда следовал 270-секундный период передачи 48-битного синхронизирующего слова и 852 битов данных, собранных за предыдущие 30 минут (всего 900 битов в посылке, со скоростью 4 бит/с для первых 840 битов и 1 бит/с для последних 60), а затем ещё одна 30-секундная передача несущей. В режиме координатного излучения, используемом для отслеживания антеннами РСДБ координат и скорости зонда, в течение 330 с в боковых полосах передавались два тона с частотой ±3,25 МГц и подавлением несущей на 20 дБ. На Земле для РСДБ-слежения использовались 20 антенн — 6 на территории СССР, координируемые Институтом космических исследований АН СССР, и 14 по всему миру (в том числе 11 астрономических радиотелескопов и 3 антенны Сети дальней космической связи НАСА), координируемые Национальным центром космических исследований Франции, фактически все крупнейшие радиотелескопы мира, существовавшие в то время.
-----
То есть расплата за сверхдальную связь - это размер антенн и скорость передачи при канале "оттуда". При канале "туда" к этому добавляется большая мощность излучения - ведь "там" большой антенны нет. Вот даже пост на Пикабу на эту тему: Как NASA связывается с космическими аппаратами, находящимися от нас в миллиардах километрах?
Мораль проста - никакого чуда нет. Как пелось в одной старой песенке:
Ты отлично знаешь сам -
Мир наполнен чудесами!
Только эти чудеса
Люди могут делать сами!
Есть просто работа структуры, в которую вложены деньги и которая продолжает...хм...поддерживать свою работоспособность. Ну, вас же не удивляет, что у вас из крана вода течёт и свет горит?
Эт капец у них инженеры. Аппарат запущен в 1977-м году, но они его успешно пропатчили. Хероту, летящую с бешенной скоростью и отдаляющуюся от нас всё больше и больше. Почти сутки пинг. Это просто невообразимо
Офигеть. Роутер//сервер удалённо боишься обновить. А тут железка с пингом в 40 часов и в непонятном состоянии, выдающая абракадабру вместо телеметрии.
Моё почтение и уважение этим людям.
А в дверях стоит менеджер в маске, чтобы не дай бог не чихнуть на синьоров - а то еще слягут, а кем же их заменишь-то? Риск-менеджмент)
PS Если интересно, ПО написано на фортране, ну и часть на ассемблере, естественно.