引导旅行者1号穿越星际空间的计算机每秒处理约8000条指令;现代智能手机处理超过140亿数据——然而那台1970年代的机器已经运行近半个世纪,距离地球比历史上任何航天器都远。

旅行者1号由计算机控制,其性能属于另一个技术时代。经常被对比显示,它们的速度大约是每秒8,000条指令,而智能手机速度超过140亿。
对比度在方向上是正确的,但技术上却显得杂乱无章。旅行者1号没有单一通用处理器,其三套专用计算机系统运行速率也不相同。140亿的数字也来自2013年发布的一项比较,当时手机速度远低于现有旗舰机型。
更为显著的事实无需夸大。1970年代初设计的硬件至今仍能接收指令,维护航天器,并在发射近49年后返回星际空间的测量数据。
旅行者1号配备了三种类型的计算机
每艘旅行者号航天器都配备了三个计算机子系统,每个子系统都复制以实现冗余。计算机指令系统(CCS)能够解读来自地球的指令,运行存储的序列并响应故障。姿态与关节控制系统保持高增益天线朝向地球,并控制航天器的朝向。飞行数据系统收集、格式化并编码科学和工程遥测数据。
NASA的旅行者1号技术常见问题解答列出了每种型号的两个单元。CCS和姿态计算机使用18位字和4,096字存储器,而飞行数据计算机使用16位字和8,198字存储器。六个单元加起来,用熟悉的八位字节表示时,总容量约为68千字节。
这种配置更适合被理解为一组专门设计的控制器,而不是一台小型笔记本电脑。每个系统都有一个狭窄的工作,可以直接访问它所管理的硬件,并且软件用汇编语言编写,完全符合该架构。
8000个数字只是简写,不是整个航天器
广为引用的约8,000条指令每秒的速度描述了旅行者号较慢指挥控制处理器的规模。它不应作为探测器上每台计算机的单一基准测试。
飞行数据系统更快,因为它需要实时处理仪表输出。NASA的历史研究《太空中的计算机》显示,其发射时执行速率约为每秒80,000条指令,而在行星遭遇期间,科学数据速率高达每秒115,000比特。
这两个数字以现代标准来看都不算大。这种区分很重要,因为它揭示了深思熟虑的分工,而不是一台性能不足的机器在做所有事情。
智能手机对比需要日期戳
这个熟悉的140亿数字来自2013年发布的一项比较,当时手机速度远低于现在。后来《航天美国》关于韧性空间处理器的评测也将旅行者号计算机的运行速度定为约8,000条指令每秒。将140亿作为现代智能手机的固定数字,低估了当前的性能。
每秒指令数也不是干净的跨平台单位。旅行者号的处理器、手机的中央处理器以及图形或神经加速器使用不同的指令集、字长和并行程度。一条复杂的电话指令可能在老机器上完成需要多次操作的工作。仅靠时钟频率无法解决差异。
即便有这些限制,数量级的对比依然巨大。手机拥有远超的内存和计算能力。但这并不意味着它更适合执行50年未服役的辐射、真空和极端温度变化任务。
《航海家号》成功之处在于完成了一系列任务
Voyager不渲染视频、运行应用程序或响应不可预测的人类用户。其机载计算机执行存储序列、监控传感器、管理故障、指向天线和封装数据。导航分析和任务规划由地球上更大型的系统执行。
飞行软件之所以紧凑,是因为任务需求紧凑。中断驱动操作允许处理器等待到需要注意的定时事件、命令或故障时。冗余单元和自主防护程序使探测器在与地球通信近一天后能处于更安全的状态。
可重编程性同样重要。工程师们改变了序列,退役了过时的行星掠过程序,并从数十亿公里外绕过受损的记忆。低速并未阻止适应,因为该架构设计时可在整个任务期间接受新指令。
航海家号的决定性基准是寿命,而非速度
旅行者1号于1977年9月5日发射,飞越木星和土星,并于2012年8月穿越日球层。NASA将其描述为人类制造的最遥远天体。它仍然是首个进入星际空间的航天器,目前距离地球超过250亿公里。
限制资源是电力,而非处理器吞吐量。其放射性同位素发生器每年因钚燃料衰变而产出减少。2026年4月,工程师关闭了另一项科学仪器以节约能源。NASA的任务更新称,两台科学仪器仍在运行,测量其他运行航天器未曾进入的等离子波和磁场。
智能手机在基准测试中将压倒旅行者号,几乎满足所有让探测器得以存活的要求。航海家号的计算机并非按照2026年的标准设计得很快。它们被设计成足够、冗余、可通过软件修复且极其可靠。近半个世纪后,这一工程选择仍在执行。
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