你可能完全無(wú)法想象了！一艘2013年發(fā)射的飛船，在2億多公里的火星軌道上癱瘓，兩個(gè)感知自身狀態(tài)的組件，一個(gè)主要組件，一個(gè)備用組件都出問(wèn)題了，在太空中漂浮了3個(gè)月后，美國(guó)宇航局（NASA）竟然把它修復(fù)了，并且創(chuàng)新開(kāi)發(fā)了一套新的導(dǎo)航系統(tǒng)，讓這個(gè)早就超過(guò)設(shè)計(jì)壽命的飛船重新煥發(fā)了活力。

這艘飛船就是馬文（MAVEN），火星大氣與揮發(fā)物演化任務(wù)，2014年進(jìn)入火星軌道，主要負(fù)責(zé)研究火星的大氣層。然而后來(lái)它又被賦予了更重要的任務(wù)，那就是為好奇號(hào)、洞察號(hào)以及去年登陸火星的毅力號(hào)提供中繼通信，把火星車的科學(xué)數(shù)據(jù)送回地球。

馬文是如此的重要，但在今年2月22日，馬文的地球團(tuán)隊(duì)突然發(fā)現(xiàn)，馬文竟然失聯(lián)了！科學(xué)家們緊張了，馬文在一個(gè)近地點(diǎn)150公里，遠(yuǎn)地點(diǎn)6200公里的火星軌道上運(yùn)行，如果不能建立聯(lián)系，有可能在一段時(shí)間后墜入火星大氣層燒毀，尤其不知道是什么原因的情況下。

好在馬文的計(jì)算機(jī)設(shè)置了自動(dòng)重置系統(tǒng)，科學(xué)家們?cè)?8分鐘后重新與它取得了聯(lián)系，才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的嚴(yán)重性，他們可能將不得不失去這艘設(shè)計(jì)壽命兩年，但已運(yùn)行近8年時(shí)間的飛船了。這究竟是怎么一回事呢？

事情還要回到2017年。

馬文上有兩個(gè)慣性測(cè)量組件IMU，安裝有加速度計(jì)和陀螺儀，相當(dāng)于人類的內(nèi)耳，負(fù)責(zé)感知飛船的方向，并讓馬文保持正確的姿勢(shì)和方向——這絕對(duì)是飛船上最重要的系統(tǒng)之一，因?yàn)檫@兩個(gè)組件失靈，馬文就無(wú)法保持正確姿勢(shì)，太陽(yáng)能電池板就無(wú)法充電，天線也無(wú)法對(duì)準(zhǔn)地球進(jìn)行通信，甚至可能因無(wú)法調(diào)節(jié)軌道而墜入火星大氣層燒毀。

這兩個(gè)IMU組件，IMU-1作為主用，IMU-2作為備用。2017年年底的時(shí)候，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，IMU-1出現(xiàn)了嚴(yán)重問(wèn)題，因而將飛船切換到了IMU-2上。但到了2021年底，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，IMU-2也出現(xiàn)了嚴(yán)重磨損，比原來(lái)預(yù)期的時(shí)間要快得多，這該怎么辦呢？

最好的辦法當(dāng)然是再次切換回到IMU-1上，而時(shí)間就定在了今年的2月22日，不幸的是，就在切換的時(shí)候嚴(yán)重問(wèn)題出現(xiàn)了，馬文和地球失去了聯(lián)系。

聯(lián)系恢復(fù)后，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，飛船一直在嘗試啟用IMU-1但無(wú)果，因而不得不將飛船切換到備用計(jì)算機(jī)，再將IMU重新切換到IMU-2上，但飛船也進(jìn)入了安全模式，中止了對(duì)火星大氣層的探測(cè)和中繼任務(wù)。馬文是火星軌道上3個(gè)可以中繼的探測(cè)器之一，由于傳輸數(shù)據(jù)速度較快，承擔(dān)了極為重要的中繼任務(wù)，中止運(yùn)行，意味著整個(gè)火星探測(cè)任務(wù)的縮水。

由于IMU的問(wèn)題由來(lái)已久，此前科學(xué)家們已提出了開(kāi)發(fā)一套全新的導(dǎo)航模式——全星模式（all-stellar mode），讓飛船完全拋開(kāi)IMU，利用它看到的恒星和內(nèi)置宇宙圖的匹配來(lái)確定姿態(tài)，初步計(jì)劃是在今年10月份完成。

但這樣一來(lái)，馬文就將有8個(gè)月的時(shí)間無(wú)法工作，進(jìn)而影響到火星上的其他探測(cè)任務(wù)，地面團(tuán)隊(duì)因而加快了開(kāi)發(fā)進(jìn)度，終于在兩個(gè)月后的4月19日就拿出了系統(tǒng)，并上傳到了馬文的計(jì)算機(jī)上。

經(jīng)過(guò)一個(gè)月的調(diào)試后，科學(xué)家們終于可以松一口氣了，他們上傳的軟件竟然奇跡般地修好了2億公里外的馬文，并用一種新的導(dǎo)航模式取代了原來(lái)的導(dǎo)航系統(tǒng)，馬文在5月28日又重新投入了正常運(yùn)行。與此同時(shí)，科學(xué)家們切斷了IMU-2的電源，用它的剩余壽命作為飛船的備份，每年都需要在特定時(shí)間切換到它上面，才能保證飛船的正常運(yùn)行，因?yàn)槿悄Ｊ诫m然能正常工作，但精度不夠，無(wú)法對(duì)馬文進(jìn)行精準(zhǔn)操作。

但科學(xué)家們的壓力還沒(méi)有減輕，因?yàn)镹ASA希望將馬文的任務(wù)延長(zhǎng)到2025年，并最終延長(zhǎng)到2033年火星取樣任務(wù)返回時(shí)利用馬文來(lái)提供中繼，這意味著馬文至少還需要活11年才行?？茖W(xué)家們需要與時(shí)間賽跑，在一兩年內(nèi)想出更聰明的辦法，完全擺脫對(duì)IMU的依賴，才有可能讓馬文活到那個(gè)時(shí)候。

馬文“自拍”

是不是覺(jué)得不可思議？竟然修好了2億多公里外的飛船，還賦予了它全新的系統(tǒng)，當(dāng)然這不是NASA的第一次，此前機(jī)遇號(hào)、好奇號(hào)等都有過(guò)修復(fù)設(shè)備的例子，比如好奇號(hào)的鉆頭停止工作后，就設(shè)計(jì)了另外一套程序，讓它用另外的方式重新投入工作。畢竟這些探測(cè)器都是超期服役，老態(tài)龍鐘之后問(wèn)題必然越來(lái)越多，而火星離地球那么遠(yuǎn)，也沒(méi)法派人上去修，就只能死馬當(dāng)活馬醫(yī)，進(jìn)行遠(yuǎn)程維修了。

當(dāng)然，NASA也有維修失敗的例子，而探測(cè)器就只能長(zhǎng)眠火星了。比如勇氣號(hào)陷入沙坑，搶救了半年多都無(wú)法出來(lái)，最終耗盡電力失去了聯(lián)系；洞察號(hào)的鉆頭則一直無(wú)法鉆入火星地下，搶救了近兩年后宣布放棄。

所以還是要未雨綢繆，充分考慮未來(lái)可能遇到的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)飛船時(shí)就加以解決。比如中國(guó)的火星車祝融號(hào)就設(shè)計(jì)了太陽(yáng)能電池板除塵設(shè)施，可以保證充足的電力供應(yīng)，從而避免火星塵埃和沙塵暴的影響。