當 NASA 的 Voyager 1 號探測器最近一度失聯,隨後透過一個自1981年以來未曾使用過的備用無線電發射器恢復通訊時,這一事件在業界引發了關於這艘星際探測器如何在47年多的時間裡保持運轉的熱烈討論。這一事件為我們提供了可靠性工程與現代技術發展交匯的寶貴見解。
主要工程特點:
- 冗餘系統,包括備用無線電發射器
- 核能源( RTG )
- 故障保護系統
- 深空網路通訊能力
- X 頻段(8-12 GHz)主發射器
- S 頻段(2-4 GHz)備用發射器
為未知而過度設計
Voyager 任務代表了一個極端可靠性設計的典型案例。與當今計劃報廢的消費電子產品不同,Voyager 的工程設計具有極其寬泛的容差範圍和冗餘系統。業界討論強調,這種方法雖然按今天的標準可能看起來過度,但在長期太空探索中已證明其無可估量的價值。
我們設計它們時,不是為了讓它們能執行30年或40年,而是為了讓它們永不失效。
成本與可靠性的權衡
業界廣泛討論了可靠性的經濟性問題。雖然 Voyager 的開發成本約為8.65億美元(1972-1989年),目前的年運營成本為700萬美元,但這項投資透過數十年的持續執行帶來了前所未有的價值。現代航天器面臨著類似的成本最佳化與可靠性之間的權衡,儘管優先順序和限制條件往往有所不同。
任務成本詳情:
- 初始任務成本(1972-1989年):8.65億美元
- 當前年度運營成本:700萬美元
- 距離地球:超過150億英里
- 初始發電量:470瓦
- 當前發電量:約210瓦
- 預計通訊能力持續時間:延續至2030年代
傳統系統與現代技術
討論的重要部分集中在比較 Voyager 的工程方法與現代技術開發實踐。雖然當代系統通常優先考慮快速迭代和功能開發,但 Voyager 的成功展示了基本工程原則的持久價值:簡單性、冗餘性和強大的錯誤處理能力。探測器能夠切換到43年前的備用發射器,突顯了這些設計選擇的重要性。
未來啟示
業界分析表明,雖然現代技術在功能和效率方面具有優勢,但從 Voyager 的設計理念中仍有許多值得借鑑的經驗。在開發新的深空任務時,在創新和經驗證的可靠性之間找到正確的平衡至關重要。Voyager 備用系統的成功表明,有時最可靠的解決方案也是最簡單的。
Voyager 任務繼續挑戰著我們對技術壽命和可靠性的認知,證明了透過適當的工程原則,太空硬體可以遠遠超出其計劃執行壽命。隨著我們進一步推進太空探索,這些可靠性工程的經驗教訓比以往任何時候都更具相關性。
來源引用:Voyager 1 Breaks Its Silence With NASA via a Radio Transmitter Not Used Since 1981