보이저 1호, 지구와의 통신 중단

 (cnn.com)
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  • NASA의 46년 된 Voyager 1이 컴퓨터 이상으로 과학·공학 데이터를 보내지 못하면서, 성간 공간에서 이어 온 장기 관측 흐름이 끊길 위험이 생김
  • 이상은 탑재 컴퓨터 중 flight data system과 통신 장치 사이에서 발생했으며, 11월 14일부터 의미 있는 데이터 대신 1과 0의 반복 패턴만 돌아오고 있음
  • 탐사선이 지구에서 약 150억 마일 떨어져 있어 명령 왕복에 약 45시간이 걸리며, 원인 진단과 복구 시도는 몇 주까지 길어질 수 있음
  • Voyager 1은 명령을 수신하고 실행할 수는 있지만, 현재 탐사선 상태와 관측값을 담은 사용 가능한 데이터는 지구에 도착하지 않음
  • Voyager 1·2는 태양권 밖 성간 공간에서 운용되는 유일한 우주선이라, 복구가 늦어질수록 입자와 자기장 변화를 추적하는 자료가 불완전해짐

성간 공간에서 멈춘 데이터 송신

  • NASA의 Voyager 1은 컴퓨터 이상으로 지구 임무팀에 정상 데이터를 보내지 못하고 있음
  • 엔지니어들은 태양계 바깥의 미개척 영역을 탐사 중인 노후 탐사선을 원격으로 복구하려고 작업 중임
  • Voyager 1은 지구에서 약 150억 마일, 즉 240억 km 떨어진 가장 먼 우주선임
  • 쌍둥이 탐사선 Voyager 2도 지구에서 120억 마일, 즉 200억 km 이상 떨어져 있음
  • 두 탐사선은 모두 성간 공간에 있으며, 명왕성 궤도 너머까지 이어지는 태양의 자기장과 입자 거품인 태양권 밖에서 운용된 유일한 우주선임

5년 임무에서 46년 운용으로

  • Voyager 탐사선은 처음에는 5년 운용을 목표로 설계됐지만, 역사상 가장 오래 운용된 두 우주선이 됨
  • 두 탐사선은 수십 년 전 Jupiter, Saturn, Uranus, Neptune 근접비행이라는 초기 목표를 달성한 뒤에도 태양계와 그 너머에 대한 관측을 계속 제공해 왔음
  • 예상을 훨씬 넘긴 운용 기간만큼 여러 기술적 문제도 반복적으로 발생함

flight data system 이상

  • Voyager 1에는 세 대의 탑재 컴퓨터가 있으며, 그중 flight data system은 과학 장비 정보와 탐사선 상태를 나타내는 공학 데이터를 모아 전송함
  • 지구의 임무 관제는 이 데이터를 1과 0으로 된 이진 코드 형태로 받음
  • 현재 flight data system은 반복 상태에 빠진 것으로 보이며, 통신 장치는 같은 1과 0의 패턴만 되돌려 보내고 있음
  • 임무팀은 11월 14일 이 문제를 처음 확인함
  • 탐사선은 여전히 지구에서 보낸 명령을 받고 실행할 수 있음
  • 다만 통신 장치 문제 때문에 Voyager 1의 과학 데이터와 공학 데이터는 지구로 돌아오지 않고 있음

복구가 느릴 수밖에 없는 이유

  • Voyager 팀은 주말 동안 flight data system을 재시작하라는 명령을 보냈지만, 아직 사용 가능한 데이터는 돌아오지 않음
  • NASA Jet Propulsion Laboratory의 Calla Cofield에 따르면, 엔지니어들은 다음 조치를 정하기 전에 근본 원인에 대한 정보를 더 모으고 있음
  • 이 과정은 몇 주가 걸릴 수 있음
  • 거리 때문에 명령 하나를 보내고 결과를 확인하는 데만 긴 시간이 필요함
    • 지구에서 보낸 명령이 탐사선에 도달하는 데 22.5시간이 걸림
    • 응답을 받기까지는 45시간을 기다려야 함
  • Voyager 1은 1981년에 flight data system과 관련해 유사하지만 동일하지는 않은 문제를 겪은 적이 있음
  • 현재 문제는 최근 몇 년간 탐사선이 겪은 다른 이상과 연결된 것으로 보이지 않음
  • 임무팀은 수십 년 전에 작성된 원본 매뉴얼만 참고할 수 있으며, 그 문서들은 노후화된 탐사선이 겪는 현재의 문제를 예상하지 못했음
  • 추가 명령을 보내기 전에는 탐사선 운용에 예기치 않은 영향이 생기지 않도록 가능한 결과를 검토해야 함

오래된 우주선을 계속 살리는 작업

  • Voyager 팀은 전력 절약과 임무 연장을 위해 두 노후 탐사선의 장비를 점진적으로 꺼 왔음
  • 장기간 운용 중에는 예기치 않은 문제와 통신 중단도 여러 차례 발생함
    • 2020년에는 Voyager 2가 지구와 7개월 동안 통신하지 못한 기간이 있었음
    • 8월에는 잘못된 명령으로 Voyager 2의 안테나 방향이 틀어진 뒤, 임무팀이 장거리 “shout” 기법으로 통신을 복구함
  • Voyager 1의 정기 데이터 송신이 복구되면 수십 년간 이어진 관측 흐름을 유지할 수 있음
  • 임무의 주요 가치는 긴 운용 기간에 있으며, 과학자들은 탐사선이 태양권에서 더 멀어질수록 입자와 자기장이 어떻게 변하는지 보려 함
  • Voyager 1이 계속 정보를 돌려보내지 못하면 해당 데이터셋은 불완전해짐
  • Cofield는 Voyager 탐사선들이 초기 임무를 훨씬 넘어서 역사상 어떤 우주선보다 오래 운용되고 있으며, 엔지니어링 팀이 생존을 위해 노력하는 동안에도 문제가 생길 수 있다고 봄

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GN⁺   [-]
Hacker News 의견들

  • 내가 좋아하는 기술 전설 중 하나는 Voyager 1이 발사 때 비터비 인코더를 싣고 있었지만, 당시 지구에는 그걸 디코딩할 만큼 빠른 컴퓨터가 없었다는 것임
    몇 년 뒤 무어의 법칙이 따라잡자 원격으로 비터비 방식으로 전환해 더 효율적으로 전송했다는 이야기임

    • “당시 지구에 디코딩할 만큼 빠른 컴퓨터가 없었다”가 무슨 뜻인지 잘 모르겠음
      실시간 디코딩이 안 됐다는 뜻이라면, 애초에 그럴 필요가 없었을 것임. 전송 데이터는 어차피 테이프에 기록됐을 테니까
      그런 테이프를 디코딩하는 방법은 여기 설명돼 있음: https://destevez.net/2021/09/decoding-voyager-1/
    • 지금도 얼마나 맞는지는 모르겠지만, 한동안은 특정 계산을 기존 하드웨어에서 돌리는 것보다 새 하드웨어가 나올 때까지 기다렸다가 실행하는 편이 더 빠르다는 얘기가 있었음
    • 인코딩/전송이 디코딩/수신보다 더 단순할 수 있다는 발상이 흥미로움
      예전 광학 드라이브가 48배속으로 쓰기는 하지만 8배속으로 읽어서, 검증을 켜면 굽는 시간보다 검증 시간이 더 오래 걸리던 게 떠오름
      오류 정정이나 잡음·열화 필터링 같은 것 때문일 듯함. 오류 정정에 도움 되는 추가 비트를 만드는 건 사소한 계산이지만, 손상된 매체에서 실제 오류 정정을 수행하는 건 복잡한 계산을 많이 요구할 수 있음
    • 이건 오류 정정 이야기임. 탐사선은 신호에 중복 컨볼루션 부호를 추가함
      오류율이 낮으면 디코딩은 쉽고, 프로그램이 뒤집힌 비트를 단순히 추측할 수 있음. 오류율이 높아질수록 어려워지고, 비터비 디코더는 계산 비용이 크지만 다른 구성보다 더 높은 오류율을 정정할 수 있음
      지구와의 거리가 멀어질수록 신호 세기가 약해지므로, 임무 후반부에는 오류 정정이 훨씬 더 중요해짐. 임무 중 전송 오류율이 올라가면서 서로 다른 중복 수준을 오갔을 수도 있음. 다만 컨볼루션 부호가 쓸모없던 시점은 없었고, 더 나은 디코더 덕분에 조금 더 유용해졌을 뿐임
    • https://voyager.gsfc.nasa.gov/Library/DeepCommo_Chapter3--14...와 https://core.ac.uk/download/pdf/42893533.pdf에 세부 내용이 있음. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/57695도 아마 다루지만 유료벽 뒤에 있음
      이해가 안 되는 건, 왜 처음부터 더 나은 방식을 쓰고 그 데이터를 테이프에 저장하지 않았느냐는 점임. Voyager가 제대로 동작할지 아직 신뢰하지 못했을 수도 있고, PDF 중 하나에 따르면 실험적 시스템이었다고 함. 또는 지구에 비교적 가까웠을 때는 Voyager가 전체 대역폭을 쓸 만큼 데이터를 충분히 만들지 않았고, 멀어지면서 신호가 약해져 더 나은 오류 정정이나 지상 수신기가 필요해졌을 수도 있음

  • 내가 가장 좋아하는 그래프는 Voyager 1이 태양계를 떠났음을 보여준 그래프임
    당시 고등학교 수학·과학 교사였는데, 하루 종일 학생들에게 이 그래프를 보여줬음. 모두의 표정이 바뀌고 그 의미를 깨닫는 순간을 보는 게 정말 즐거웠음
    https://phys.org/news/2012-10-voyager-left-solar.html

    • 사무실 벽에 현재 위치와 상태를 보여주는 전자잉크 디스플레이가 있으면 좋겠음
      이런 탐사선과 성취를 생각하면 엄청난 경이감과 안정감을 느끼는데, 매일 쏟아지는 일들 전에 마음을 붙잡는 데 도움이 될지도 모름
    • 왜 선형 그래프가 아닌가?
    • Voyager가 태양계를 떠났다는 얘기는 워낙 인기가 많아서 거의 10번은 한 것 같음
    • 태양 입자 센서나 배선 하니스, 커넥터 중 하나가 그냥 고장난 게 아니라는 걸 어떻게 아는지 궁금함

  • 내가 가장 좋아하는 사실 중 하나는 Voyager 1에 Voyager Golden Record라는 것이 실려 있다는 점임
    거기에는 이런 문구가 적혀 있음: “이것은 작고 먼 세계가 보내는 선물이며, 우리의 소리, 과학, 이미지, 음악, 생각, 감정의 증표입니다. 우리는 우리 시대를 살아남아 당신들의 시대까지 살고자 합니다”
    이걸 생각할 때마다 소름이 돋음. 이번 문제에서 회복해서 통신을 다시 구축할 수 있기를 바람
    [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_Golden_Record

    • 우리가 요청받지도 않은 누드를 보냈다는 점이 재미있다고 생각했음. 금 디스크가 아무리 멋지고 여정이 길어도, 이웃에게 보냈다면 유죄가 될 법한 행위니까
      그런데 Wikipedia 사진을 보니 누드도 없고 Vitruvian Man도 없음. 수십 년간 갖고 있던 믿음이 갑자기 수정되는 게 이상함. 아마 이전의 Pioneer plaque와 Voyager를 머릿속에서 합쳐버렸던 듯함
      https://en.wikipedia.org/wiki/Pioneer_plaque
      NASA가 Pioneer plaque의 누드, 즉 벌거벗은 남녀 선화 때문에 비판을 받은 뒤, Sagan과 동료들이 Golden Record에 벌거벗은 남녀 사진을 넣는 것을 허용하지 않았다고 함. 대신 커플의 실루엣만 포함됐음. 다만 기록에는 Jon Lomberg의 “척추동물 진화 도표”가 들어 있으며, 외부 생식기가 보이는 해부학적으로 정확한 벌거벗은 남녀 그림이 있음. 손을 흔드는 사람도 바뀌었는데, Pioneer plaque에서는 남자가 손을 흔들지만 “척추동물 진화” 이미지에서는 여자가 손을 흔듦
    • 그 단순하고 겸손한 메시지가 좋음
      내 생각도 비슷함. 우리는 아직 어리고, 먹는 곳에 배설하며, 서로를 죽이는 데 상당한 자원을 쓰고, 우리 자신도 잘 돌보지 않으며, 토끼처럼 번식함
      몇 파섹 밖 어딘가에 “아직 접근하지 말 것. 이 존재들은 접촉이 의미할 가능성에 아직 준비되지 않았다”라고 적힌 표지판이 있을지도 모름. 우리는 앞으로 시험을 통과해야 함. 그 시험은 현재 인간 조건의 부산물로 생겨날 것임
      “우리 시대를 살아남고자 한다”는 말도 너무 정확함. 정말 현실적이고, 그 기록에는 그만큼 현실적이어야 함
      우리가 진짜로 살아가고 번영하게 된다면, 여정에서 더 앞선 존재들이 그럴 수 있으리라 상상하는 규모에 도달한다면, 우리가 해냈다는 사실에 경외감을 느끼며 돌아볼지도 모름. 다른 존재들도 우리가 성공한다면 언젠가 만날 가치가 있기를 희망과 기대 속에 바라볼 수 있음
      어쩌면 그 작고 악착같은 세계와 그 사람들이 충분히 깨우쳐 견뎌내고, 아직 어리지만 어느 정도 동료가 될 준비를 할지도 모름. 그 짧은 문장들에 정말 많은 것이 담겨 있음
    • 어떤 음악이 들어갔는지 궁금했는데, Wikipedia의 이 구절이 웃음을 줬음
      Berry의 “Johnny B. Goode” 포함은 논란이 있었고, 일부는 록 음악이 “청소년적”이라고 했는데, 이에 Sagan은 “이 행성에는 청소년이 많습니다”라고 답했다고 함
    • Golden Record 복제본, 책, 기념품이 들어 있는 박스 세트를 갖고 있음
      놀라운 예술 작품이고, Voyager 팬이라면 하나 장만해도 좋음. 책만으로도 가격 값을 함. Golden Record를 더 이해할수록, 이것은 저 밖에 있는 것보다 바로 여기 우리가 가진 것이 얼마나 소중한지에 관한 작품이라는 걸 더 깨닫게 됨
      https://ozmarecords.com/collections/shop/products/voyager-go...
    • 약 7년 전에 이걸 만들었음: http://voyager.damninteresting.com/

  • Voyager 우주선들이 처음 발사됐을 때는 관심을 갖기엔 조금 어렸지만, 80년대 중반부터 이 우주선들의 모험을 따라왔음
    해왕성 근접비행 때 “Neptune all night” TV 특집을 보며 조금 실망했던 기억이 있음. 밤새 사진을 한 장만 받았고, 채색할 시간도 없었기 때문임
    처음부터 원래 임무 범위를 훨씬 넘어 오래 버티고 멀리 가도록 우주선을 설계한 엔지니어들의 독창성, 그리고 그렇게 적대적인 환경에서 긴 시간과 먼 거리를 두고 두 기계를 계속 운용해 온 능력에 늘 영감을 받았음
    과거와 현재의 Voyager 팀 덕분에 수많은 젊은이가 STEM 진로에 영감을 받았고, 이 프로젝트는 인간의 호기심 많고 창의적인 면이 얼마나 훌륭한지 보여줬음

    • 이 임무를 계속 지탱하는 엔지니어와 팀에 관한 내가 가장 좋아하는 기사임
      https://www.nytimes.com/2017/08/03/magazine/the-loyal-engine...
    • Voyager가 다음에 방문한 행성 사진이 다음 달 National Geographic에 실리기를 기다리던 기억이 있음
      인터넷 이전 시대의 즐거움이었음

  • V'ger에 관한 글을 읽을 때마다 인류로서의 자부심과 존경심이 듦
    극도로 해로운 환경 속에서 우리에게서 멀어져 가면서도, 46년째 여전히 자기 일을 하고 엽서를 보내는 우주 탐사선을 설계하고 만들었다는 건 놀라움
    그런데 지구에서는 아직도 단순한 일들을 망치고 있음

    • 그때가 정점이었음. 지금은 부의 추출과 몇몇 사람을 더 부자로 만드는 일에 너무 바쁨
    • 정말 맞음. NASA의 성취는 인간 업적의 최고봉이라고 생각함
      가끔 이런 승리를 만든 팀에 내가 있었다면 어떨지 상상하는데, 평생 자부심에 압도됐을 것 같음
    • Star Trek 참조가 반가움. V'ger는 Star Trek: The Motion Picture에 나오는 존재임
      그 영화는 어릴 때 나를 경이롭게 만들었음
    • 미국이 1950~1980년에 이룬 것은 믿기 어려울 정도임
    • 그때는 사람들이 “누구인가”보다 무엇을 할 수 있는가로 더 많이 채용됐음

  • Voyager 1에 관한 아래 문구는 우주가 얼마나 광대한지, 오르트 구름까지만 해도 얼마나 먼지 잘 일깨워 줘서 늘 좋아했음
    “Voyager 1은 하루에 약 백만 마일을 이동하지만, 오르트 구름 안쪽 경계에 도달하는 데 약 300년이 걸리고, 반대편을 빠져나오는 데는 아마 또 3만 년이 걸릴 것이다”
    먼 미래에는 우주선들이 아직도 우주를 나아가는 Voyager를 추월하며, 초기 우주여행 인류의 유물로 바라보게 되기를 바람

    • Monty Python의 Galaxy Song이 떠오름
      https://www.youtube.com/watch?v=buqtdpuZxvk
      https://en.wikipedia.org/wiki/Galaxy_Song#Accuracy_of_astron...
    • 하루 백만 마일은 말도 안 되는 수치임
    • 이런 일이 벌어지는 Star Trek 에피소드가 적어도 하나 있음
    • 와, 그러면 헬리오포즈는 오르트 구름 안쪽에 아주아주 깊게 들어가 있는 셈인가? 말도 안 됨
    • 제대로 된 우주 프로그램과 우주 경제를 시작할 수만 있다면 생각보다 빨리 일어날 수도 있음
      미래에 Voyager I과 II를 추월하면, 더 새로운 형태의 배터리, 어쩌면 반물질 기반의 거의 영구적인 전원으로 개조할 수도 있음

  • 최근 어른이 되어 처음으로 Star Trek: The Motion Picture 감독판을 봤음
    NASA와 SF를 연결한 사례 중 가장 좋은 것 중 하나라고 생각함
    https://memory-alpha.fandom.com/wiki/Star_Trek:_The_Motion_P...

  • 대체 탐사선을 고민할 시점은 이미 오래전에 지났음
    외행성을 근접비행하려는 게 아니라, Voyager보다 더 큰 속도를 달성해 성간 물질 탐사를 계속하려는 목적이어야 함
    여기 다른 댓글에서도 그 기술로 이온 추진과 광돛이 언급됐고, 핵분열도 선택지가 될 수 있음. 단순성 면에서는 핵분열 파편 방식이 마음에 듦
    [1] https://www.nasa.gov/general/aerogel-core-fission-fragment-r...
    [2] https://en.wikipedia.org/wiki/Fission-fragment_rocket

    • 무기급 우라늄으로 만든 핵염수 로켓이라면 광속의 1.5%에 해당하는 델타-V와 10G 이상의 가속도를 쉽게 낼 수 있을 것임
      카이퍼 벨트 탐사나 인간의 생애 안에 또 다른 그랜드 투어를 수행하는 데 훌륭할 것임
      [3] https://www.projectrho.com/public_html/rocket/enginelist2.ph...
    • “대체 탐사선을 고민할 시점은 이미 오래전에 지났다”까지는 잘 모르겠음
      129년 뒤에는 또 한 번 그랜드 투어 기회가 오고, 애초에 Voyager에 그 속도를 준 것도 바로 행성 근접비행과 그에 따른 중력 도움이었음
    • 지금 떠오르는 방식은 헬리오포즈를 가로지르는 동적 비행과 태양 이온 “날개”임
      RC 글라이더가 동적 비행으로 바람 속도보다 훨씬 빠른 속도를 내는 것처럼, 이론상 광속의 2%에 도달할 수 있다고 함
      [0] https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frspt.2022.1017...
      [1] (headphone warning) https://www.youtube.com/watch?v=4eFD_Wj6dhk
    • 이것도 재미있는 선택지임
      https://en.wikipedia.org/wiki/Breakthrough_Starshot

  • @dang, 이 제목을 바꿀 수 있을까? 사실과 다름. 우주선은 아직 지구와 통신 중임
    이 링크가 정보를 제공하고, 아마 더 나은 링크일 수도 있음: “Engineers Working to Resolve Issue With Voyager 1 Computer” (2023년 12월 12일)
    https://blogs.nasa.gov/sunspot/2023/12/12/engineers-working-...

    • 그건 기사 제목임

  • 이 우주선들을 계속 작동시키고 소프트웨어 업데이트를 개발하는 팀에 관한 최근 다큐멘터리 “It's Quieter in the Twilight” (2022)가 좋음
    https://m.imdb.com/title/tt17658964/

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