你可能完全無法想象了！一艘2013年發(fā)射的飛船，在2億多公里的火星軌道上癱瘓，兩個感知自身狀態(tài)的組件，一個主要組件，一個備用組件都出問題了，在太空中漂浮了3個月后，美國宇航局（NASA）竟然把它修復(fù)了，并且創(chuàng)新開發(fā)了一套新的導(dǎo)航系統(tǒng)，讓這個早就超過設(shè)計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年進入火星軌道，主要負責研究火星的大氣層。然而后來它又被賦予了更重要的任務(wù)，那就是為好奇號、洞察號以及去年登陸火星的毅力號提供中繼通信，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，馬文的地球團隊突然發(fā)現(xiàn)，馬文竟然失聯(lián)了！科學(xué)家們緊張了，馬文在一個近地點150公里，遠地點6200公里的火星軌道上運行，如果不能建立聯(lián)系，有可能在一段時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。
好在馬文的計算機設(shè)置了自動重置系統(tǒng)，科學(xué)家們在78分鐘后重新與它取得了聯(lián)系，才發(fā)現(xiàn)問題的嚴重性，他們可能將不得不失去這艘設(shè)計壽命兩年，但已運行近8年時間的飛船了。這究竟是怎么一回事呢？
事情還要回到2017年。
馬文上有兩個慣性測量組件IMU，安裝有加速度計和陀螺儀，相當于人類的內(nèi)耳，負責感知飛船的方向，并讓馬文保持正確的姿勢和方向——這絕對是飛船上最重要的系統(tǒng)之一，因為這兩個組件失靈，馬文就無法保持正確姿勢，太陽能電池板就無法充電，天線也無法對準地球進行通信，甚至可能因無法調(diào)節(jié)軌道而墜入火星大氣層燒毀。
這兩個IMU組件，IMU-1作為主用，IMU-2作為備用。2017年年底的時候，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，IMU-1出現(xiàn)了嚴重問題，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)了嚴重磨損，比原來預(yù)期的時間要快得多，這該怎么辦呢？
最好的辦法當然是再次切換回到IMU-1上，而時間就定在了今年的2月22日，不幸的是，就在切換的時候嚴重問題出現(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但無果，因而不得不將飛船切換到備用計算機，再將IMU重新切換到IMU-2上，但飛船也進入了安全模式，中止了對火星大氣層的探測和中繼任務(wù)。馬文是火星軌道上3個可以中繼的探測器之一，由于傳輸數(shù)據(jù)速度較快，承擔了極為重要的中繼任務(wù)，中止運行，意味著整個火星探測任務(wù)的縮水。
由于IMU的問題由來已久，此前科學(xué)家們已提出了開發(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IMU，利用它看到的恒星和內(nèi)置宇宙圖的匹配來確定姿態(tài)，初步計劃是在今年10月份完成。
但這樣一來，馬文就將有8個月的時間無法工作，進而影響到火星上的其他探測任務(wù)，地面團隊因而加快了開發(fā)進度，終于在兩個月后的4月19日就拿出了系統(tǒng)，并上傳到了馬文的計算機上。
經(jīng)過一個月的調(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)航模式取代了原來的導(dǎo)航系統(tǒng)，馬文在5月28日又重新投入了正常運行。與此同時，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間切換到它上面，才能保證飛船的正常運行，因為全星模式雖然能正常工作，但精度不夠，無法對馬文進行精準操作。
但科學(xué)家們的壓力還沒有減輕，因為NASA希望將馬文的任務(wù)延長到2025年，并最終延長到2033年火星取樣任務(wù)返回時利用馬文來提供中繼，這意味著馬文至少還需要活11年才行?？茖W(xué)家們需要與時間賽跑，在一兩年內(nèi)想出更聰明的辦法，完全擺脫對IMU的依賴，才有可能讓馬文活到那個時候。
馬文“自拍”
是不是覺得不可思議？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)，當然這不是NASA的第一次，此前機遇號、好奇號等都有過修復(fù)設(shè)備的例子，比如好奇號的鉆頭停止工作后，就設(shè)計了另外一套程序，讓它用另外的方式重新投入工作。畢竟這些探測器都是超期服役，老態(tài)龍鐘之后問題必然越來越多，而火星離地球那么遠，也沒法派人上去修，就只能死馬當活馬醫(yī)，進行遠程維修了。
當然，NASA也有維修失敗的例子，而探測器就只能長眠火星了。比如勇氣號陷入沙坑，搶救了半年多都無法出來，最終耗盡電力失去了聯(lián)系；洞察號的鉆頭則一直無法鉆入火星地下，搶救了近兩年后宣布放棄。
所以還是要未雨綢繆，充分考慮未來可能遇到的問題，開發(fā)設(shè)計飛船時就加以解決。比如中國的火星車祝融號就設(shè)計了太陽能電池板除塵設(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。
