Technika i gadżety

Naprawili stary komputer

• Technika i gadżety
• 2024 / 05 / 22

Pod koniec kwietnia naukowcy z NASA podali informację bardzo dla nich ekscytującą, choć może brzmiącą trochę dziwnie. Dotyczy bowiem czegoś, co wydaje się być - z punktu widzenia postępu nauki i techniki - prehistorią. Naukowcy pochwalili się, że udało się im naprawić komputer z lat 70-tych ubiegłego wieku. Po co w ogóle się tym zajmowali? Bo komputer pracuje na sondzie kosmicznej Voyager 1, wystrzelonej w... 1977 roku.

---

Fot. u góry: Wymiary Voyagera są duże, bo mierzone wraz ze wszystkimi antenami. Wynoszą: 9,5 x 21 x 57 stóp (2,9 x 6,4 x 17,4 m). Waga sondy to 1800 funtów (816,5 kg).

---

W podróż międzyplanetarną NASA wysłała wówczas dwie identyczne sondy - Voyager 1 oraz Voyager 2. Zakładano, że będą pracować około 5 lat. Dziś, po niemal 50 latach wciąż działają i przesyłają na Ziemię cenne dla naukowców informacje. Są najbardziej oddalonymi od naszej planety urządzeniami stworzonymi przez człowieka. Dzieli nas od nich 15,1 miliardów mil. Niesamowite jest nie tylko to, że działają, ale że NASA wciąż utrzymuje z nimi kontakt radiowy i otrzymuje od sond dane.

W listopadzie ubiegłego roku wystąpił problem na sondzie Voyager 1. Sygnał radiowy wciąż nadchodził, ale w wyniku błędu w komputerze pokładowym, danych nie można było odczytać. Wydawało się, że to koniec pożytku z jednej sondy, ale naukowcom udało się przywrócić komputer do prawidłowego działania. Zdalne diagnozowanie i naprawy nie budzą dziś zdziwienia, ale tu mamy doczynienia z urządzeniem znajdującym się poza Układem Słonecznym. W dodatku jest to komputer z lat 70-tych, a więc z czasów, gdy szczytem techniki było umieszczenie 8-bitowego mikroprocesora w jednym układzie scalonym.

Naukowcy mieli tak prozaiczny problem, jak dostęp do dokumentacji. W latach 70-tych była ona zwykle przechowywana w postaci papierowych wydruków. Ale program Voyager dawno został uznany za sfinalizowany, osiągnięto więcej niż zakładano. Archiwa były przenoszone do kolejnych lokalizacji, były rozdzielne, a część dokumentacji została zachowana w prywatnych domach przez członków zespołu NASA. Ale większość z nich już nie żyje, więc trzeba było szukać u ich spadkobierców.

Pracownikom NASA najwyraźniej udało się odtworzyć dokumentację na tyle, że sprawują kontrolę nad obydwoma sondami. Szczególnie wartościowa jest sonda Voyager 2. Pisaliśmy o niej w 2018 roku, gdy NASA ogłosiła, że opuściła Układ Słoneczny. Przypominamy dziś najciekawsze informacje dotyczące tych dwóch niezwykłych statków kosmicznych, które wciąż wędrują głąb kosmosu, już poza naszym układem planetarnym.

Granica Układu Słonecznego jest umowna i niektórzy twierdzą, że leży dużo dalej, niż miejsce, gdzie znajdują się sondy Voyager. Wskazują na Obłok Oorta, która składa się z różnych zlodowaciałych obiektów, uwięzionych przez grawitację naszego Słońca. Voyager 2 doleci do Obłoku Oorta dopiero za 300 lat, a opuści go ewentualnie za 30 tysięcy lat. Ale dla naukowców ekscytująca jest wiadomość o przekroczeniu przez sondę granicy Układu Słonecznego, uznawanej przez większość ekspertów.

Budowanie sondy Voyager, która dziś jest już poza Układem Słonecznym.

---

Dlaczego? Bo granica ta oznacza koniec tzw. heliosfery, obszaru wokół Słońca, w którym nagromadzone są cząsteczki i energia wysyłane stale przez naszą gwiazdę i nazywane wiatrem słonecznym. Heliosfera chroni nas przed promieniowaniem kosmicznym, ale jednocześnie uniemożliwia zobaczenie wielu rzeczy w kosmosie. Teraz naukowcy odkrywają, co dzieje się, gdy wiatr słoneczny zderza się z materią międzygwiezdną, pochodzącą z głębokiego kosmosu.

Bliźniacze pojazdy Voyager 1 i Voyager 2 wystartowały z Ziemi w odstępie zaledwie 16 dni. Wbrew numeracji, pierwszy był Voyager 2, którego start nastąpił 20 sierpnia 1977 roku. Ale Voyager 1 nabrał większej prędkości dzięki oddziaływaniu grawitacyjnemu Jupitera i Saturna, do których to planet badania sondy właśnie zostały wysłane. Dzięki większej prędkości, Voyager 1 opuścił Układ Słoneczny już w 2012 roku.

Niestety, informacje wysyłane przez tę sondę są znacznie mniej wartościowe od tych, które przesyła jej bliźniak. Instrument do badania kosmicznej plazmy, zwany Plasma Science, przestał bowiem działać już w 1980 roku. Identyczny instrument znajdujący się na sondzie Voyager 2 działa bez zarzutu i dostarcza informacji niedostępnych do tej pory ludzkości. Już 5 listopada 2018 roku przekazał długo oczekiwaną wiadomość o zaobserwowanym gwałtownym spadku ilości słonecznych cząsteczek, co oznaczało opuszczenie heliosfery.

Oczywiście na sondach znajdują się także inne urządzenia badawcze, które przekazują dane na Ziemię. Umieszczone zostały też na nich informacje przeznaczone dla... obcych cywilizacji. Jeżeli kiedykolwiek inne istoty natkną się na sondę Voyager, znajdą na niej 115 fotografii z życia naszej planety, nagrania naturalnych dźwięków (jak wiatr, szum morza, odgłosy burzy, śpiew ptaków i dźwięki wydawne przez inne zwierzęta), nagrania muzyki od klasycznej po rock and rolla oraz wiadomość nagraną w 59 językach. W języku angielskim przemówił ówczesny prezydent Jimmy Carter.

W jaki sposób to wszystko zostało nagrane? Na płycie gramofonowej! Taki sposób był w 1977 roku najtrwalszym zapisem dźwięków. Płyta została jednak wykonana nie z winylu, ale z miedzi i pokryta złotem. Dlatego też nazwana została Złotą Płytą Ziemi. Aby obca cywilizacja potrafiła ją odtworzyć - jakkolwiek nie byłaby inteligentna - na sondzie umieszczono także przetwornik piezoelektryczny oraz igłę czyli typowe wyposażenie gramofonu, wraz z instrukcją, jak tego użyć. Dziś wydaje się to archaiczne, ale kto wie, czy mechaniczne zakodowanie dźwięków nie jest również dzisiaj najskuteczniejszą metodą przesłania informacji. Jest ono bowiem bardzo trwałe, a do odtworzenia potrzebne jest stosunkowo prymitywne urządzenie, które również można wysłać i nie martwić się, że się zestarzeje, jak urządzenia elektroniczne.

Wiadomość dla obcych cywilizacji nagrana została na... płycie gramofonowej. Fotografia pochodzi z 29 czerwca 1977 roku, z okresu przygotowań płyty.

---

Naukowcy mają nadzieję, że Voyager 2 odkryje przed ludzkością przestrzeń międzygwiezdną, ale warto przypomnieć, że sonda dokonała już w swojej misji wielu odkryć. Głównie dotyczyły Jupitera i Saturna, planet, które były jej głównym celem. Ujawniła m.in. pierwszy aktywny wulkan poza Ziemią, na księżycu Jupitera o nazwie Io, oraz przesłanki o istnieniu oceanu pod powierzchnią innego księżyca Jupitera, o nazwie Europa. Z kolei na księżycu Saturna Tytanie odkryła najbardziej zbliżoną atmosferę do ziemskiej. Voyager 2 jest jedynym ziemskim pojazdem, który przeleciał obok czterech planet. Dzięki temu, odkrył także księżyc Miranda, krążący wokół Uranu oraz lodowate gejzery na księżycu Neptuna, Tritonie.

Voyager 2 jest bliżej Ziemi niż Voyager 1, ale i tak chodzi o ogromne odległości - znajduje się 12,7 miliardów mil od Ziemi (20,4 mld km). Jak to daleko, pokazuje porównanie z odległością do Słońca, które od Ziemi oddalone jest średnio "zaledwie" o 93 miliony mil (150 mln km), a więc sonda znajduje się 136 razy dalej. I leci dalej. Leci z prędkością 34.191 mil na godzinę. A więc długość ziemskiego równika pokonuje w mniej niż trzy kwadranse.

Ze względu na ogromne oddalenie, sterowanie sondami jest bardzo trudne. Światło wędruje do Voyagera 2 prawie 19 godzin. Przesyłanie informacji odbywa się bardzo wolno, choć talerz anteny Voyagera ma średnicę aż 12 stóp (3,66 metra). Sonda odczytuje komendy przesyłane z Ziemi z prędkością zaledwie 160 bitów na sekundę. Przypomnijmy, że typowe połączenie domu z internetem mierzone jest w megabitach (milionach bitów) na sekundę. Wysyłanie danych zebranych przez Voyagera odbywa się jeszcze wolniej. Sonda przekazuje nam odczyty swojej aparatury, w tym także zdjęcia, z prędkością... 16 bitów na sekundę. 16 bitów to 2 bajty, które odpowiadają zapisaniu na komputerze dwóch liter (w standardzie ASCII, zaś w bardziej robudowanych standardach nie wystarczą nawet na jedną literę).

Ale największym zmartwieniem naukowców z NASA jest teraz oszczędzanie energii. Sondy zasilane są generatorem korzystającym z ciepła wydzielanego przy rozpadzie radioaktywnego pierwiastka. Jego moc w 2018 roku wynosiła 249 W (przy starcie wynosiła 470 W, ale zmniejsza się wraz z rozpadem pierwiastka), co nie wystarczyłoby na zasilanie zwykłego komputera, nawet przy wyłączonym monitorze. Było to jednak wystarczająco dużo, aby zasilać 10 urządzeń na pokładzie sondy i jedenaste, którym jest radio do komunikacji z Ziemią. Oceniano, że energii powinno jeszcze wystarczyć na 5-10 lat, przy czym naukowcy cykliczynie wyłączali różne urządzenia, aby eneregii wystarczyło na jak najdłużej. Obecnie pracuje już tylko 5 urządzeń i jedno z nich będzie wyłączone w 2026 roku, aby misja Voyager trwała nadal.