Voyager 1 cập nhật phần mềm khi đang ở xa Trái Đất 23,5 tỷ km

Một sự cố khiến dữ liệu từ tàu Voyager 1 đến Trái Đất trở nên vô nghĩa đã buộc các kỹ sư phải can thiệp phần mềm lần đầu tiên kể từ nhiều thập niên. Việc khắc phục không chỉ là sửa lỗi kỹ thuật: nó minh họa những giới hạn trong thao tác với một thiết bị đang lặng lẽ lướt qua không gian sâu, hàng tỷ cây số khỏi nguồn hỗ trợ.

Phân tích sự cố: dữ liệu rác và vị trí lỗi

Các đội chịu trách nhiệm giám sát sứ mệnh phát hiện rằng trong một thời gian, thông tin gửi từ tàu về mặt đất không có ý nghĩa. Nguyên nhân được chỉ rõ nằm ở hệ thống định hướng anten của tàu, gọi tắt là AACS, thành phần giữ cho anten luôn hướng về Trái Đất. Phần còn lại của tàu thăm dò vẫn hoạt động theo thiết kế, nhưng dữ liệu tình trạng thiết bị và nhật ký hoạt động không thể sử dụng được cho mục đích phân tích.

Giải pháp an toàn: chuyển công việc liên lạc sang máy tính khác

Để khắc phục, kỹ sư đã áp dụng biện pháp an toàn: gửi lệnh từ Trái Đất để AACS chuyển nhiệm vụ liên lạc sang một máy tính dự phòng trên tàu. Giải pháp này không can thiệp vào toàn bộ hệ thống mà nỗ lực sử dụng tài nguyên còn lành mạnh để khôi phục luồng thông tin. Quy trình nghe có vẻ đơn giản, nhưng thực tế là mỗi lệnh phải đi qua một khoảng cách khổng lồ, khiến thao tác sửa chữa tốn nhiều thời gian hơn so với các nhiệm vụ ở quỹ đạo gần.

Tàu Voyager 1 của NASA đã hoạt động bình thường trở lại sau khi được cập nhật bản vá phần mềm quan trọng. (Ảnh: NASA).

Độ trễ tín hiệu: giới hạn vật lý của giao tiếp từ xa

Một trong những yếu tố chi phối mọi quyết định kỹ thuật với Voyager là thời gian trễ giữa Trái Đất và tàu. Ở khoảng cách hiện nay — khoảng 23,5 tỷ km — NASA cho biết thời gian để một lệnh được truyền hoặc tín hiệu được nhận về là 21 giờ 48 phút 26 giây. Nghĩa là mỗi thao tác gửi lệnh và chờ phản hồi mất gần một ngày, khiến quá trình thử và điều chỉnh phải được lập kế hoạch cẩn trọng, có tuần tự và hết sức thận trọng để tránh làm tình trạng tồi tệ hơn.

Ý nghĩa của việc khôi phục luồng dữ liệu

Dù là dữ liệu nhỏ nhất, thông tin từ Voyager vẫn mang giá trị lớn vì con tàu hiện mang nhiệm vụ ghi nhận điều kiện vùng không gian liên sao. Sau khi lỗi được khắc phục, các nhà khoa học hy vọng tàu sẽ tiếp tục gửi những quan sát hữu ích ít nhất đến năm 2025. Trong bối cảnh nguồn năng lượng ngày càng suy giảm, mỗi gói dữ liệu nhận về có thể giúp duy trì chuỗi kiến thức về môi trường ở nơi tàu đang đi qua.

Năng lượng, tuổi thọ và những giới hạn còn lại

Voyager được phóng từ năm 1977 và hoạt động nhờ nguồn điện do plutonium cung cấp. Sự chọn lọc và tắt bớt các thiết bị trên tàu trong những năm gần đây là chiến lược để kéo dài khả năng truyền tín hiệu. Tuy nhiên, với xu hướng giảm dần năng lượng, dự kiến sau một thời điểm vào thập niên sau 2030 tàu sẽ không còn khả năng liên lạc. Trước khi chấm dứt, sứ mệnh tiếp tục mang theo những giá trị văn hóa và khoa học được ghi trên tấm đĩa mạ vàng chiều 12 inch, gồm nhiều ảnh, lời chào bằng nhiều ngôn ngữ, các âm thanh tự nhiên, nhịp tim con người và kho âm nhạc dài khoảng 90 phút.

Năm 2012 và 2018, Voyager 1 và 2 lần lượt trở thành vật thể nhân tạo đầu tiên chạm đến không gian giữa các sao (interstellar space). (Ảnh: NASA)

Di sản khoa học của hai tàu Voyager

Hai tàu Voyager đã đi qua biên giới quen thuộc của Hệ Mặt Trời và tiến vào vùng mà con người gọi là không gian giữa các sao: Voyager 1 đạt mốc này vào 2012, Voyager 2 vào 2018. Thành tựu này biến chúng thành những vật thể nhân tạo xa nhất từng được con người gửi đi, và mọi thông tin nhận được từ đây đóng góp trực tiếp cho hiểu biết về môi trường liên sao — một lĩnh vực còn rất ít dữ kiện trực tiếp từ quan sát thực tế.

Thao tác từ Trái Đất: khi mỗi lệnh là một cam kết

Việc gửi lệnh để thay đổi cấu hình trên Voyager không giống các thao tác với tàu vũ trụ gần Trái Đất, nơi phản hồi có thể nhận ngay trong vài giây hoặc vài phút. Ở khoảng cách hàng tỷ km, mỗi quyết định phải tính đến thời gian trễ, nguy cơ thất lệnh và khả năng làm giảm tuổi thọ thiết bị. Do đó đội quản lý ưu tiên các biện pháp ít rủi ro và có khả năng phục hồi, ví dụ như chuyển nhiệm vụ sang bộ phận khác trên tàu thay vì can thiệp sâu vào phần mềm lõi nếu không thực sự cần thiết.

Kết luận: giữ liên lạc để tiếp tục học hỏi

Việc vá phần mềm cho Voyager 1 là một minh chứng hiếm hoi về cách con người vẫn có thể điều khiển và duy trì thiết bị ngoài trời không gian sâu, dù khoảng cách là vô cùng lớn. Mỗi thành công, dù khiêm tốn, đều giúp kéo dài vốn dữ liệu mà tàu gửi về Trái Đất và giữ cho sứ mệnh quan sát vùng liên sao tiếp tục có tiếng nói. Ngay cả khi nguồn năng lượng đang suy giảm, nỗ lực bảo toàn kênh truyền và tận dụng các bộ phận còn hoạt động là chiến lược thiết thực để thu thêm những thông tin giá trị trước khi liên lạc cuối cùng dừng lại.

Nếu bạn quan tâm đến cách các nền văn minh cổ dùng sao để định hướng và ghi dấu trong kiến trúc, bài viết về chòm sao Orion sẽ cung cấp góc nhìn khảo cổ và truyền thuyết hấp dẫn; xem chi tiết trong những liên hệ khảo cổ và huyền thoại quanh chòm Orion để hiểu sâu hơn về mối quan hệ giữa bầu trời và con người.

Để nắm rõ hơn câu chuyện kỹ thuật khi đội ngũ xử lý khôi phục liên lạc với một tàu thăm dò già nua, bạn có thể đọc bài phân tích về cách NASA sửa mã và phục hồi liên lạc với Voyager 1 qua phương pháp chia mã tại quá trình khôi phục liên lạc và chiến thuật sửa mã trên Voyager 1.

Nếu tò mò về các khám phá liên quan đến cấu trúc sâu dưới bề mặt thiên thể, bài viết về khối kim loại dưới chảo Aitken và bằng chứng từ sứ mệnh Chang’e-4 mang lại cái nhìn khoa học về những ẩn khuất trong lòng Mặt trăng; tham khảo thêm tại phân tích phát hiện kim loại sâu trong chảo Aitken.