Voyager 1 - Tàu thăm dò hoạt động lâu nhất của nhân loại vận hành với bộ nhớ 69KB và đầu ghi băng 8 track

 (techfixated.com)
15 điểm bởi GN⁺ 23 ngày trước | 1 bình luận | Chia sẻ qua WhatsApp
  • Được phóng vào năm 1977, hiện đang cách Trái Đất hơn 15 tỷ dặm và đã bay trong không gian liên sao suốt 48 năm, đồng thời vẫn truyền dữ liệu về Trái Đất
  • Hoạt động với bộ nhớ 69KB và đầu ghi băng 8 track, có dung lượng bộ nhớ ít hơn điện thoại thông minh khoảng một triệu lần
  • Trong thời gian qua đã đạt được các thành tựu khoa học lớn như khám phá Sao Mộc·Sao Thổ, vượt qua heliopause, tiến vào không gian liên sao
  • Dù gặp sự cố hỏng thruster điều khiển tư thế vào năm 2025, tàu vẫn được khởi động lại thành công và được đánh giá là “một cuộc giải cứu kỳ diệu nữa”
  • Vẫn đang hoạt động và tượng trưng cho độ bền công nghệ cùng ý nghĩa khoa học với tư cách vật thể thăm dò xa nhất do loài người tạo ra

Voyager 1 — Tàu thăm dò hoạt động lâu nhất của nhân loại vận hành với bộ nhớ 69KB và đầu ghi băng 8 track

  • Tàu thăm dò 48 năm tuổi đang bay trong không gian liên sao với tốc độ 38.000 dặm/giờ, ở khoảng cách hơn 15 tỷ dặm từ Trái Đất
    • Là vật thể xa nhất mà loài người từng tạo ra, và vẫn đang truyền dữ liệu khoa học
    • Hoạt động với 69 kilobyte bộ nhớ và đầu ghi băng 8 track, dung lượng bộ nhớ ít hơn điện thoại thông minh khoảng một triệu lần
    • Ban đầu được thiết kế cho nhiệm vụ 5 năm nhưng đã hoạt động gần nửa thế kỷ

Thiết kế và nhiệm vụ của Voyager 1

  • Được phóng ngày 5 tháng 9 năm 1977 từ Cape Canaveral bằng tên lửa Titan-Centaur
    • Tàu song sinh Voyager 2 được phóng sớm hơn 2 tuần và đi theo quỹ đạo khác
    • Nhiệm vụ ban đầu là bay sượt qua Sao Mộc và Sao Thổ, chụp ảnh các vệ tinh, đo từ trường và môi trường hạt
  • Do NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) chế tạo, mang theo nhiều cảm biến, camera và thiết bị plasma, tử ngoại, hồng ngoại
    • Mọi hệ thống đều có thiết kế dự phòng kép để tối đa hóa độ bền
    • Máy tính được lập trình bằng ngôn ngữ assembly, thực thi khoảng 81.000 lệnh mỗi giây
    • Tốc độ truyền dữ liệu là 160 bit/giây, công suất phát là 22,4 watt, tương đương bóng đèn trong tủ lạnh
    • Khi đến Trái Đất, cường độ tín hiệu chỉ ở mức 0,1 phần tỷ của một watt, nên cần thiết bị thu siêu chính xác

Cấu trúc của đầu ghi băng 8 track

  • Khác với cartridge nhạc tiêu dùng, đây là đầu ghi dữ liệu độ chính xác cao do Lockheed và Odetics Corp. chế tạo
    • Ghi dữ liệu trên 8 track vào băng từ rộng 0,5 inch, dài 1.076 foot
    • Băng có độ bền gần như không mài mòn ngay cả sau khi di chuyển khoảng 2.700 dặm
    • Được chế tạo bằng vật liệu từ tính đặc biệt để hoạt động trong môi trường cực lạnh và bức xạ
  • Đã hoạt động hoàn hảo suốt nhiều thập kỷ kể từ khi phóng năm 1977
    • Ngừng hoạt động vào năm 2007 do thiếu điện, chứ không phải do lỗi cơ khí
    • Là ví dụ công nghệ thập niên 1970 vận hành không lỗi trong không gian liên sao suốt 30 năm

Những phát hiện khoa học chính

  • Trong lần bay sượt Sao Mộc năm 1979, tàu đã lần đầu quan sát hoạt động núi lửa trên vệ tinh Io
    • Xác nhận cấu trúc phức tạp của khí quyển Sao Mộc, sự tồn tại của vành đai, và khả năng có đại dương dưới lớp băng của Europa
  • Trong nhiệm vụ thăm dò Sao Thổ năm 1980, tàu phát hiện bầu khí quyển nitơ dày của vệ tinh Titan
    • Xác nhận đây là thiên thể vệ tinh duy nhất trong Hệ Mặt Trời có khí quyển
  • Vào tháng 8 năm 2012, tàu vượt qua heliopause, ranh giới nơi gió Mặt Trời còn tác động
    • Được ghi nhận là vật thể đầu tiên của nhân loại đi vào không gian liên sao
    • Đến nay vẫn truyền về Trái Đất dữ liệu plasma liên sao, từ trường và tia vũ trụ
    • Tín hiệu mất 23 giờ để đến Trái Đất, với tốc độ truyền 160 bit/giây

Sự cố thruster năm 2025 và quá trình khôi phục

  • Đầu năm 2025, thruster roll dùng cho điều khiển tư thế bị hỏng, khiến nhiệm vụ đứng trước nguy cơ chấm dứt
    • Thruster chính đã ngừng hoạt động từ năm 2004, còn thruster dự phòng bị tắc do cặn silica
    • Liên lạc mặt đất chỉ có thể thực hiện qua Deep Space Station 43 ở Canberra, Australia, nhưng trạm này dự kiến ngừng hoạt động do nâng cấp từ tháng 5/2025 đến tháng 2/2026
  • Các kỹ sư JPL đã thử kích hoạt lại thruster chính vốn không hoạt động từ sau năm 2004
    • Họ giả định có thể công tắc nguồn bộ gia nhiệt bị lỗi và gửi lệnh khôi phục
    • Nếu thất bại, sẽ có nguy cơ phát nổ, và lệnh điều khiển mất 46 giờ khứ hồi
    • Vào ngày 20 tháng 3 năm 2025, lệnh thành công, bộ gia nhiệt hoạt động và thruster được kích hỏa
    • Sự việc được đánh giá là “một cuộc giải cứu kỳ diệu nữa”

Hành trình sắp tới và triển vọng

  • Hiện tàu bay với tốc độ 38.000 dặm/giờ (17 km/giây), di chuyển khoảng 900 triệu dặm mỗi năm
    • Dự kiến đi vào bên trong đám mây Oort sau 300 năm, và rời hoàn toàn Hệ Mặt Trời sau 30.000 năm
    • Khoảng 40.000 năm nữa sẽ bay gần ngôi sao Gliese 445
  • Nguồn điện là máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ (RTG) có thể cho phép truyền dữ liệu đến năm 2036
    • Mỗi năm công suất giảm khoảng 4 watt, nên các thiết bị không thiết yếu sẽ lần lượt bị tắt
    • Thiết bị đo hạt và từ trường được ưu tiên duy trì cao nhất
    • Mỗi năm tiếp tục hoạt động đều là cơ hội duy nhất để thu thập dữ liệu khoa học vô song

Golden Record — Thông điệp của nhân loại gửi vào vũ trụ

  • Trên đĩa đồng mạ vàng gắn bên ngoài (đường kính 12 inch) có
    • 116 hình ảnh, lời chào bằng 55 ngôn ngữ, 90 phút âm nhạc, âm thanh tự nhiên của Trái Đất (sóng biển, gió, sấm, động vật, tiếng em bé khóc, nhịp tim, v.v.)
    • Được chế tác dưới sự dẫn dắt của Carl Sagan nhằm giới thiệu nhân loại với các nền văn minh ngoài Trái Đất
    • Có kèm phần chỉ dẫn cách phát và bản đồ vị trí của 14 pulsar được khắc trên bìa
    • Sagan mô tả nó là “thông điệp trong chiếc chai thả trôi trên đại dương vũ trụ”
    • Là bản ghi chép của nhân loại sẽ trôi dạt trong thiên hà suốt hàng tỷ năm, ngay cả sau khi Mặt Trời và Trái Đất biến mất

Năng lực kỹ thuật và tính bền bỉ của con người

  • Voyager 1 là kết quả của kỹ thuật tỉ mỉ và thiết kế an toàn dư dả
    • Dù được chế tạo bằng công nghệ thập niên 1970, nó vẫn có kiến trúc phần mềm cho phép cập nhật từ xa sau nhiều thập kỷ
    • Đã vượt qua vô số khủng hoảng như hỏng thruster, thiếu điện, gián đoạn liên lạc
    • Mỗi 16 giờ đi được một triệu dặm, liên lạc bằng mức điện của bóng đèn tủ lạnh, lưu dữ liệu bằng hệ thống có trước thời đại máy tính cá nhân
  • Ngay cả sau 48 năm kể từ ngày phóng, với tư cách tàu thăm dò xa nhất do loài người tạo ra
    • Nó vẫn đang hoạt động và mở rộng biên giới tri thức của nhân loại
    • “Chính việc nó vẫn tiếp tục mà không dừng lại đã là một điều kỳ diệu”

Bài viết liên quan

1 bình luận

 
GN⁺ 23 ngày trước
Ý kiến trên Hacker News

  • Voyager 1 và 2 là một trong những thành tựu khoa học của nhân loại mà tôi yêu thích nhất
    Xét về mặt kỹ thuật thì chúng đơn giản theo tiêu chuẩn ngày nay, nhưng chính điều đó lại càng làm chúng cuốn hút hơn
    Tuổi thọ thiết kế đã hết từ lâu nhưng chúng vẫn hoạt động, vẫn có thể liên lạc với Trái Đất, và ngay cả với công nghệ hiện nay cũng phải mất hàng chục năm mới đuổi kịp được khoảng cách đó
    Thật sự đáng kinh ngạc và đầy cảm hứng

    • Thành công của Voyager không chỉ đến từ năng lực kỹ thuật, mà còn nhờ quỹ đạo hỗ trợ hấp dẫn tận dụng sự thẳng hàng của các hành tinh chỉ xảy ra 175 năm một lần
      Tham khảo Gravity assist và [hình ảnh quỹ đạo của Voyager](https://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_1#/media/File:Voyager_...)
    • Các nhà lập kế hoạch nhiệm vụ khi đó đã tính toán được quỹ đạo gọi là Grand Tour bằng công nghệ của thập niên 1960
      Điều đáng kinh ngạc là họ đã tự tính ra quỹ đạo kiểu slingshot đi qua Hệ Mặt Trời
      Grand Tour program
    • Với tôi, trong các thành tựu của NASA thì Voyager, Apollo, Hubble là 3 dự án vượt trội nhất
      Những dự án khác cũng tuyệt vời, nhưng ba cái tên này ở một đẳng cấp khác
    • Tôi muốn nghe giải thích thêm về ý “ngay cả với công nghệ hiện đại cũng phải mất hàng chục năm” nghĩa là gì
    • Các dự án như thế này được tiến hành dưới danh nghĩa nhân loại, nhưng lại bị thúc đẩy đầy rủi ro mà không có sự đồng thuận của nhân loại
      Tôi khinh thường sự ngây thơ liều lĩnh của các nhà khoa học, giống như với vũ khí hạt nhân

  • Điều gây ấn tượng nhất với tôi là việc họ đã gửi lệnh để hồi sinh bộ đẩy đã chết từ sau năm 2004
    Lệnh đó là sống lại nếu thành công, còn thất bại thì phát nổ, và trong suốt 46 giờ khứ hồi hoàn toàn không thể can thiệp gì
    Họ đã thành công hoàn hảo trong môi trường triển khai không có rollback, vận hành không có giám sát, và log trễ 23 giờ

    • Chỉ cần có tài liệu yêu cầu rõ ràng và một người lãnh đạo kiên nhẫn, thì kỹ thuật với ít can thiệp của con người hơn lại trở nên thú vị
    • Nhìn vào quá trình khôi phục liên lạc thì họ đã làm việc đó mà không có simulator, không có môi trường test, thậm chí cũng không có mã nguồn đầy đủ
      Họ phải reverse engineering để phân tích một tập lệnh tùy chỉnh không được tài liệu hóa
      Video liên quan
    • Nỗ lực đó tuy táo bạo nhưng rốt cuộc chỉ là biện pháp tạm thời
      Màng cao su bên trong bộ đẩy đã xuống cấp, tạo ra hạt li ti và làm tắc vòi phun, khiến lực đẩy ngày càng giảm
      Khả năng cao là trong khoảng 5 năm nữa sẽ không thể liên lạc với Trái Đất
      Ngay từ thập niên 1970 đã có thể tạo ra loại cao su tương thích với hydrazine, nhưng Voyager đã không dùng loại đó

  • Có một bộ phim tài liệu tên là ‘It’s Quieter in the Twilight’
    Phim nói về đội ngũ lớn tuổi vẫn đang tiếp tục vận hành sứ mệnh Voyager
    Liên kết YouTube

    • Đáng tiếc là ở nước tôi (AU) không xem được nên tôi không thể xem
    • Đó là một tác phẩm đẹp như một bài suy niệm về sự nghiệp, ý nghĩa, tình đồng đội và mục đích sống

  • Đọc bài về Voyager ngay cạnh bài “LinkedIn dùng 2.4GB RAM” khiến tôi thấy chán nản

    • Bất kỳ website nào dùng nhiều bộ nhớ hơn Voyager 1 đều nên bị coi là website phình to vô lý (bloated)
    • Thực tế là theo dõi người dùng còn ngốn nhiều tài nguyên hơn cả việc bay trong không gian
    • Cả hai bài đều cho cảm giác như do LLM viết ra
    • Nếu nhìn theo hướng tích cực thì có thể nói LinkedIn lớn hơn Voyager 350.000 lần
    • Nhân tiện, chính thread HN này trên Chrome cũng ngốn 40~70MB RAM

  • Chia sẻ ảnh máy ghi băng của Voyager
    Xem ảnh

    • Cảm ơn, đây là tư liệu rất hay

  • Tôi nhớ đến một giai thoại trong bài viết kinh điển Real Programmers Don’t Use Pascal
    Đó là câu chuyện các kỹ sư ở JPL điều khiển Voyager bằng FORTRAN và assembly, rồi trực tiếp vòng qua thiết bị hỏng ngay trong không gian
    Thậm chí còn có truyền thuyết rằng họ đã nhét một chương trình pattern matching vào phần bộ nhớ còn lại chỉ vài trăm byte để tìm một vệ tinh mới quanh Sao Mộc
    Liên kết gốc

    • Kèm theo một câu đùa rằng trong không gian thì phải dùng Turbo Pascal

  • Thật may là Voyager 1 được phóng trước khi xuất hiện những công cụ phức tạp như Docker, Electron, NPM
    Nó vẫn hoạt động hoàn hảo mà không cần hàng nghìn dependency kiểu padLeft

  • Tôi thấy khó tập trung vì bài viết có quá nhiều văn phong giống như do LLM viết

    • Thật buồn khi ngày nay rất nhiều bài viết trên web được tạo bằng LLM
      Ban đầu có thể trông thú vị, nhưng nhanh chóng lộ ra những lỗi kiểu hallucination, khiến giá trị để đọc giảm hẳn
    • Tôi cũng nhận ra giọng điệu đặc trưng của LLM khi đang đọc dở
      Không rõ tác giả đã tự tìm hiểu công nghệ của Voyager, hay chỉ bảo LLM “hãy viết một bài thú vị”

  • Trong bài, kiểu mỗi câu đều bị tách thành một đoạn riêng khiến tôi thấy quá rối mắt

    • Đáng tiếc là đây là đặc điểm điển hình của đầu ra LLM

  • Đọc bài này sau khi xem PHM khiến tôi xúc động đến mức gần như bật khóc
    Phần “đã viết phần mềm mà vài chục năm sau từ Trái Đất vẫn còn có thể cập nhật được” đặc biệt gây ấn tượng
    Thật đáng kinh ngạc khi OTA patch đã tồn tại từ thập niên 1970

    • Có một bình luận hỏi PHM là gì