技術者らは、5か月に及ぶ長距離トラブルシューティングを経て、NASAのボイジャー1号宇宙船に搭載された1970年代製のコンピューターを部分的に修復し、人類初の恒星間探査機が最終的に通常の運用を再開できるという確信を築いた。
数十人の科学者とエンジニアが土曜日、NASAジェット推進研究所の会議室に集まったり、オンラインで接続したりして、ボイジャー1号からの新たな信号を待った。地上チームは木曜日、探査機の3台のコンピューターのうちの1つである飛行データサブシステム（FDS）のメモリの一部を再コード化するコマンドをボイジャー1号に送信した。
「信号が見える直前の数分間、部屋の中でピンが落ちる音が聞こえるかのようでした」と、JPLでNASAの2機のボイジャー宇宙船のプロジェクトサイエンティストを務めるリンダ・スピルカー氏は語った。「あたりは静まり返っていました。皆、真剣な表情でコンピューターの画面を見ていました。サブシステム（エンジニアたち）はそれぞれ、画面に入力される情報を確認するために、ページを開いていました。」
ついに突破口が
約47年前に打ち上げられたボイジャー1号は、地球から150億マイル（240億キロメートル）以上離れた軌道を飛行しており、無線信号が光速でその距離を移動するには22.5時間かかります。つまり、エンジニアがボイジャー1号にコマンドを送信して応答を得るまでに、ほぼ2日かかります。
11月、ボイジャー1号は、宇宙船の状態や科学機器の測定値に関する情報を含む通常のデータストリームの送信を突然停止しました。その代わりに、宇宙船のデータストリームは完全に判読不能な状態になりました。テレメトリが判読不能だったため、地上の専門家たちは何が問題なのかを容易に特定できませんでした。彼らは、問題の原因はFDSのメモリバンクにあるのではないかと仮説を立てました。
先月、エンジニアたちがボイジャー1号のFDS（浮体式探査機）に「突っ込む」という斬新なコマンドを送り、メモリの読み出しデータを送り返すという画期的な出来事がありました。この読み出しデータにより、エンジニアたちはFDSメモリ内の問題箇所を正確に特定することができました。FDSは、地球に送信するために工学データと科学データをパッケージ化する役割を担っています。
数週間後、NASAはFDSにエンジニアリングデータのパックを再開させるためのソリューションをアップリンクする準備が整いました。このデータストリームには、宇宙船の状態に関する情報（電力レベルや温度測定値など）が含まれています。このコマンドは木曜日に、NASAの大型ディープ・スペース・ネットワーク（DSN）アンテナの1つを介してボイジャー1号に送信されました。
そして、返答を待つ。1977年に大学を卒業してすぐにボイジャー計画に着手したスピルカー氏は、土曜日にボイジャー1号の信号が地球に到達した時、部屋にいた。
「信号を受信する時が来たとき、突然、はっきりとデータが見えました。ドカーン、データが届きました。涙と笑顔、そしてハイタッチがありました」と彼女はArsに語った。「皆、ボイジャー1号との通信が再開したことを知り、とても嬉しくて興奮していました。5ヶ月ぶりに探査機の状態、健全性を確認できるのですから」
写真: NASA/JPL-Caltech
5ヶ月にわたるトラブルシューティングの間、ボイジャーの地上チームは探査機がまだ生きていることを示す信号を受信し続けました。しかし、土曜日まで、ボイジャー1号の状態に関する具体的な詳細は把握できていませんでした。
「ほぼ当初の予想通りの状態です」とスピルカー氏は述べた。「まだすべてのチャネルを分析し、その傾向を調査する初期段階です。この期間で気温が少し下がったものもありますが、ほぼ期待していた通りの結果が得られています。これは良いニュースです。」
コードの再配置
調査の結果、ボイジャーの地上チームは、FDSメモリの一部を保存するチップが1つ動作を停止していることを発見しました。これはおそらく宇宙線の直撃か、老朽化したハードウェアの故障によるものと考えられます。このことがコンピューターのソフトウェアコードの一部に影響を与えました。
「これでメモリの一部が削除されました」とスピルカー氏は述べた。「必要なのは、そのコードをメモリの別の領域に再配置し、それらのコード、つまりサブルーチンを使用するすべてのものが、アクセスして実行するためにメモリの新しい場所に移動するようにすることです。」
FDSメモリの約3%が不良チップによって破損したため、エンジニアたちはそのコードをメモリバンクの別の場所に移植する必要がありました。しかし、NASAによると、そのコード全体を保存できるほどの容量のある場所はどこにもありません。
そこでボイジャーチームは、コードをFDS内の異なる場所に保存するためにセクションに分割しました。これは単なるコピー＆ペースト作業ではありませんでした。エンジニアは、コードの一部を修正し、すべてが連携して動作することを確認する必要がありました。「FDSメモリの他の部分にあるコードの位置を示す参照もすべて更新する必要がありました」とNASAは声明で述べています。
NASAの新しいミッションでは、地上にハードウェアとソフトウェアのシミュレーターが設置されており、エンジニアはそこで新しい手順をテストし、実際の宇宙船にコマンドを送信する際に問題がないかを確認できます。ボイジャー号は老朽化のため地上シミュレーターを一切搭載しておらず、ミッションの当初の設計文書の多くは紙媒体のままで、デジタル化されていません。
「コードを見るのは本当に目だけでした」とスピルカー氏は語った。「だから3回確認しなければなりませんでした。全員がコード全体を見て、すべてのリンクがうまくつながっているかを確認していました。」
これは、ボイジャー1号の完全機能復旧に向けた最初の一歩に過ぎませんでした。「うまくいくと確信していましたが、実際にそうなるまでは100%確信が持てませんでした」とスピルカー氏は語りました。
「一度に全てを行わなかった理由は、すぐに見つけられるメモリの量が非常に限られていたため、1つのデータモード（エンジニアリングデータモード）を優先し、そのモードを復元するためのコードのみを再配置したのです」と、この問題の克服を任されたボイジャー1号の「タイガーチーム」を率いるJPLエンジニアのジェフ・メルストロム氏は述べた。
「次のステップ、つまり現在も使用されている残りの3つの科学データモードの移転は、基本的に同じです」とメルストロム氏はArsへの書面回答で述べた。「主な違いは、利用可能なメモリの制約がさらに厳しくなったことです。コードを移転できる場所についてはアイデアはありますが、まだ選択肢を完全に評価し、決定を下したわけではありません。今週から着手する最初のステップです。」
スピルカー氏は、ボイジャー1号の科学データをFDSにパッケージ化する責任を負うコードセクションを調べるのに「数週間」かかる可能性があると述べた。
スピルカー氏は、それが重要な成果となるだろうと述べた。ボイジャー1号とその双子の宇宙船であるボイジャー2号は、星間物質、つまり星間の拡散ガスを飛行する唯一の運用探査機である。これらの探査機の主要なミッションは既に終了している。ボイジャー1号は1979年と1980年に木星と土星を通過し、その後、重力の力を受けて太陽系の外縁部へと向かった。ボイジャー2号はより遅い軌道を取り、木星、土星、天王星、海王星に接近した。
NASAは過去数十年にわたり、ボイジャーの観測機器を宇宙線、磁場、そして星間空間のプラズマ環境の調査に投入してきました。現在は写真撮影は行っておりません。両探査機は、太陽から放出された粒子の流れが星間物質に流れ込むヘリオポーズ（太陽圏界面）を越えて航行しています。
イラスト: NASA/JPL-Caltech
しかし、11月14日以降にボイジャー1号が収集した科学データはすべて失われました。この探査機には科学データを保存する能力がありません。ボイジャー2号は、ボイジャー1号の停止中も運用を継続していました。
科学者たちは、ボイジャー1号の科学データを再び入手することを熱望している。「土曜日に得られた結果により、科学データを取り戻すために必要な情報をまとめられるという新たな自信が生まれました」とスピルカー氏は述べた。
「私が特に興奮しているのは、ボイジャー1号のデータにある特徴です。私たちはこれを『圧力前線2』と名付けました」とスピルカー氏は述べた。「圧力前線2とは、探査機周囲のプラズマ密度と磁場の両方が急上昇する現象です。この現象は3年半も続いています。」
「これがまだ存在しているかどうかを確認したいんです」と彼女は続けた。「これはこれまで見てきたものとは異なり、太陽からの影響なのか、それとも星間空間から来た何かがこの現象を生み出しているのかを解明しようとしています。ですから、もう一度観測して、より多くのデータを取得し、より注意深く研究したいと考えています。」
このストーリーはもともと Ars Technica に掲載されました。
