広大な星間空間を旅する象徴的な宇宙船ボイジャー 1 号には、合計わずか 68 キロバイトのストレージしかない処理システムが搭載されています。この容量がどれほど制限されているかを知るには、現代の携帯電話のカメラで単純にクリックするだけで、すべての人工知能がその任務に着手したよりも多くのスペースが必要となり、これは過去のエンジニアリングの極めて耐久性を証明しています。
1977 年に宇宙に送られたこのマシンは、現代のコンピューティングの論理を無視して、太陽系の境界で最小限のリソースを使用して動作し続けます。北米宇宙機関は、この 68 KB の制限を設けて宇宙船を設計しましたが、これは 45 年以上にわたる継続的な探査の間、金属構造物を導くのに十分でした。
宇宙船の二重電子頭脳の仕組み
非常に高性能な中央チップを搭載しているどころか、デバイスのデジタル心臓部は常にペアで動作する 3 つの独立したモジュールで構成されています。この冗長戦略は、ミッションの存続を保証するためにプロジェクトの作成者が見つけた解決策でした。プレートが燃え尽きたり、エラーが発生したりした場合、そのクローンが直ちに制御を引き継ぎ、車両が宇宙の暗闇で失われるのを防ぎます。
これらのペアはそれぞれ、地球との接触と安定した飛行を維持するために、重要かつ完全に別々のタスクを引き受けます。ブロックの 1 つは科学センサーによって捕捉された情報のみを処理しますが、2 番目のブロックはエンジンとルートを管理し、3 番目のブロックは地上基地から受信した命令を解釈する責任を負います。科学者によって作成された正確な区分は次のように構成されています。
- コマンド アンド コントロール モジュール (CCS): 一般的なガイドラインを担当し、2 つのバックアップ ユニットとそれぞれ 4,096 ワードのメモリで動作します。
- フライト データ システム (FDS): 2 つの 8,192 ワード メモリと完全な冗長性を含む情報パッケージ化に重点を置いています。
- 姿勢および関節制御 (AACS): 物理的なナビゲーションを担当し、二重システムと 4,096 ワードの容量も備えています。
1970年代と現在の技術格差
合計値 68 KB は、惑星間機器の回路で利用可能なすべての RAM メモリの組み合わせを表します。これを大局的に考えると、デスクトップ コンピュータに保存される非常に低解像度の画像ファイルは、通常、少なくとも 100 KB を占めます。これは、このマシンがソーシャル ネットワーク アバターに必要な量よりも少ないデータ量で軌道操縦と天体物理学的計算を実行することを意味します。
組み立て段階では、業界は私たちが知っている小さなシリコン半導体をまだ製造しておらず、磁性部品や手でねじったワイヤの使用を余儀なくされていました。ストレージ容量は贅沢品だったため、開発者はわずか約 250 kHz の処理速度で動作する、非常にクリーンなコード行を記述する必要がありました。興味深いことに、回路を強力な宇宙線から守るのは、まさにこの初歩的でほぼアナログな性質です。
深宇宙でソフトウェアを修正するという複雑な作業
地球から 240 億キロメートル以上離れた物体の修理には、地上の技術者に並外れた忍耐が必要です。処理エラーが発生した場合、専門家は元のプログラミング ロジックを理解するために、長年にわたって黄ばんだ紙の文書を掘り出さなければなりません。さらに、基地に入力されたコマンドは真空を越えて車両のアンテナに到達するまでに 22 時間半という長い時間がかかり、確認にも同じ待ち時間がかかります。
最近、2024 年初頭に深刻な問題により読み取り可能なデータの送信が中断され、NASA は前例のないサイバー救助計画の作成を余儀なくされました。重要な機能を失わずに障害を切り分けるために、回復操作は厳密なスクリプトに従って外科的に正確に実行される必要がありました。
- フライトデータシステム内の不良セクターの正確なマッピング。
- オペレーティング ソフトウェアをより小さな独立したブロックにスライスします。
- これらのコード部分をメモリの正常な領域に転送します。
- すべてのパスを更新し、新しいアドレスへのポインターを読み取ります。
- テストコマンドを送信し、通信が復旧したことを確認します。
なぜ古い機器は放射線に強いのか
非常に高い耐久性の秘密は、現代のスマートフォンのもろさとは対照的な、まさにその素朴さにあります。今日のプロセッサには、高エネルギーの宇宙粒子が当たると簡単に壊れてしまうような極小のトランジスタが何十億個も搭載されています。 1970 年代に製造されたハードウェアには、物理的に間隔をあけて配置された大規模な回路が搭載されているため、多くの空間干渉の影響を受けません。
この探査機に有利に働くもう 1 つの要因は、最新のマシンの速度を低下させる傾向のある重いオペレーティング システムやバックグラウンド アップデートがないことです。コマンドは機械語でネイティブかつ直接実行され、抽象化レイヤーなしでバイナリ順序に従います。この極端なシンプルさにより、ミッションが途中で終了する可能性のあるソフトウェアの競合のリスクが排除されました。
避けられないエネルギーの終焉と星間の遺産
ロジック部分は無傷のままですが、宇宙船の本当の敵は、プルトニウム熱電発電機からの電力が継続的に失われることです。あらゆるワットの電力を節約するために、コントローラーはヒーターと二次センサーを体系的に無効にしています。現在の目標は、星間物質から前例のない最新のデータを抽出するために、メインメーターの寿命を可能な限り延長することです。
研究チームの計算によると、2025年から今世紀末までの間に、核電池が弱くなりすぎて通信アンテナに電力を供給できなくなるという。最終的に信号が低下し、コンピューターがフリーズすると、科学的使命は終了しますが、金属の殻は天の川をさまよい続けます。地球の音と画像を備えた有名なゴールデンレコードを搭載したこの探査機は、宇宙をさまよう人類の好奇心の静かな永遠の記念碑となるでしょう。
