O2015年7月4日星期六下午，美国宇航局新地平线冥王星任务负责人艾伦·斯特恩正在项目任务控制中心附近的办公室工作，这时他的手机响了。他知道独立日假期，但更关注的是“冥王星飞行减去10天”这一事实。14年来一直是他职业生涯的中心焦点的航天器任务“新地平线”现在距离目标与有史以来探索的最遥远行星相遇只有10天了。
那天下午，艾伦沉浸在工作中，忙着为这次飞行做准备。他被用来操作小睡眠阶段的任务在这最后一个方法,但这一天他在半夜起床,进入他们的任务操作中心(MOC)上传的重要,大量的计算机指令集指导飞船通过其即将到来的飞越。这个“指令负荷”代表了近十年的工作，那天早上，它通过无线电传输以光速到达了新视野号，然后正在接近冥王星。
艾伦看了一眼电话铃，惊讶地发现来电者是格兰·方丹，他是“新视野号”的长期项目经理。他感到一阵寒意，因为他知道格伦正在他附近的家里度假，在即将到来的最后一次全力以赴的飞越之前。格伦为什么现在打电话来?
艾伦拿起电话。“格伦,有什么事吗? “我们与飞船失去了联系。” 艾伦回答:“我们在文化部见。”五分钟后见。”艾伦挂了电话，在桌旁坐了几秒钟，惊呆了，难以置信地摇着头。任何航天器都不应该在无意中失去与地球的联系。“新视野号”在从地球到冥王星的整整九年飞行中从未发生过这种情况。现在离冥王星只有10天，怎么会发生这种事呢?
T在前往第九颗行星的九年漫长旅程中，与新地平线的无线电连接是一条生命线，使其团队能够联系和控制飞船，并从其观测中接收航天器状态和数据。随着“新地平线”号不断向太阳系的外围移动，与它通信的时间延迟增加了，而这条链路也延长到了现在以光速传输的无线电信号的九小时往返行程。
通信中断是任务控制小组所能经历的最糟糕的事情，它意味着与地球的连接中断。
为了保持联系，“新视野号”和所有的远程航天器一样，依赖于一个很大程度上不为人知的行星探索奇迹:美国宇航局的深空网络(Deep Space Network)。这是位于加州戈德斯通的巨型无线电天线组合;马德里,西班牙;和澳大利亚的堪培拉，由于地球每24小时绕地轴旋转一次，彼此之间的通信任务无缝交接。这三个基站分布在世界各地，因此无论物体在深空的哪个位置，任何时候至少有一个天线群可以指向它的方向。
但现在……深空网络与他们最宝贵的资产之一“新视野”失去了联系。
如果这是一个轨道飞行器，或者是一个安全地在外星表面的漫游者，团队可以花时间分析问题，提出建议，尝试不同的行动方案。但“新视野号”是一项飞越任务。宇宙飞船以每天75万英里的速度冲向冥王星——每小时超过3.1万英里。不管它是否能正常工作，它都会在7月14日飞过地球，永远不会回来。在新视野号解决这个问题的过程中，没有什么能阻止他们。在冥王星只有一次机会，新视野号没有后备，没有第二次机会，没有办法推迟它与冥王星的约会。
Earlier, 7月4日下午,爱丽丝鲍曼,使命的头脑冷静的和巨大的主管14年经验丰富的任务管理器(于是她的绰号:“妈妈”)是商务部与其他几个任务人员,等着看报告从“新视野”号回来收到指示和存储核心的负载。这是“新视野号”将遵循的长长的命令脚本，在近距离接近和飞越的9天内执行数百项科学观测。这个经过详尽测试的命令脚本名字恰如其分，它将真正执行任务的核心，它忠实的传输和执行将引导“新视野号”通过每一个曲折、每一个计算机内存分配、每一次与地球的通信、每一个镜头，等等。
下午1点左右，第一个信号开始返回，确认接收到命令脚本。艾丽斯:
一切都很顺利，直到下午1点55分。突然，我们与宇宙飞船失去了所有联系。死一般的沉寂。什么都没有。我们失去了联系，再也没有恢复。
十有八九，当我们失去信号时，是地面站出了问题:有什么东西没有配置，或者其他什么。因为这个上传是如此重要，我们的网络运营工程师在线。我们称它们为NOPEs，这是它们的缩写。我们还有冥王星ace，它们是在我们的操作中心的控制器。所以我们让冥王星ace请求澳大利亚地面站的NOPEs检查他们的系统配置。所有的检查结果都表明地面系统的一切都很正常。
这意味着问题不在地球上——不在爱丽丝和她的冥王星ace团队聚集的马里兰州，也不在澳大利亚，NOPEs在深空网络的堪培拉站接收新视野号的信号。失去信号是由于宇宙飞船本身的问题。
通信中断是任务控制小组所能经历的最糟糕的事情，它意味着与地球的连接中断。但这还不是最糟糕的。这可能意味着宇宙飞船遭遇了灾难性的故障。爱丽丝感到一阵不熟悉的恐惧：
你知道那种感觉吗?当某些事情发生时，你不相信它正在发生。我们已经在这条路上走了九年半，我简直不敢相信——我们从未失去过联系。你允许自己有5到10秒钟的恐惧和怀疑，但随后我们所训练的一切开始发挥作用。
“新地平线”号离冥王星还有数百万英里，它所带来的任何危险。在星际空间撞击任何物体的几率都低得离谱。但是，尽管如此，团队中的每个人都有一个噩梦般的想法：我们会撞到什么东西吗？
B由于该团队在航天器静音之前已经对其进行了遥测，克里斯·赫斯曼(领导航天器工程团队)和他的工程师们也已经抵达，他们有了一些可以利用的线索。他们很快发现的一个关键问题是，就在航天器信号停止之前，主计算机一直在同时做两件事，这两件事都需要计算。其中一项任务是压缩之前拍摄的63张冥王星图像，以便为即将开始的近距离飞越成像腾出内存空间。与此同时，计算机也从地球接收核心载荷并将其存储在内存中。计算机会不会因为这些密集的计算任务组合而超载，并因此重启?
新地平线号没有备份，没有第二次机会，也没有办法推迟它与冥王星的约会。
这是布莱恩·鲍尔的理论。布莱恩当时是这次任务的自主系统工程师，他编写了飞船在这种情况下自动通过的恢复程序。布莱恩告诉爱丽丝:“如果发生了这种情况，航天器将使用备用计算机重新启动，从现在开始的60至90分钟内，我们将收到新视野号在备用计算机上运行的无线电信号。”
第一次世界大战中有一句话把战争描述为“被恐怖时刻打断的几个月的无聊”。这同样适用于长时间的航天器任务。在等待新视野号发回的信号时，他们度过了漫长而可怕的一个小时。工程师们，a，还有爱丽丝、格伦和艾伦等着这漫长的几分钟，制定应急计划，以防布莱恩的假设是错误的。但果然，90分钟后，新视野号发来的信号表明它已切换到备用计算机。
通讯已经恢复，对飞船灾难性损失的恐惧也随之烟消云散。但危机并没有结束;它刚刚进入了一个新的阶段。
TMOC及其周围的办公室很快就挤满了工程师、更多的飞行控制团队成员，以及其他缩短了假期周末的项目人员。人们穿着短裤和人字拖，穿着野餐服，把所有的东西都扔向MOC。
随着更多的遥测技术从这只鸟那里回来，他们了解到，当航天器重新启动到备份计算机时，上传到主计算机的所有飞越命令文件都被删除了。这意味着当天早上发送的核心飞行序列必须重新加载。但更糟糕的是，运行核心序列所需的大量支持文件（其中一些文件早在12月份就已加载）也需要再次发送。爱丽丝回忆道：“我们以前从未从这种异常现象中恢复过来。问题是，我们能否及时开始定于7月7日开始的飞越序列？”
这意味着这个团队只有三天的时间把Humpty Dumpty从30亿英里外重新组装起来。如果他们做不到，那么每过一天，他们就会失去几十个独特的、近距离的冥王星系统观测，这些观测是精心构建的核心负载飞越计划的一部分。任务小组突然发现自己陷入了一场为期三天的竞赛，要挽救他们花了数年计划和数月上传的一切。
在航天器出现异常后，“新视野号”将围绕一系列名为arb(异常审查委员会)的正式会议进行恢复工作。下午4点刚过，也就是航天器重新接触地球仅45分钟后，7月4日异常的第一次ARB在MOC附近的会议室召开。
在ARB的启动会议上，团队成员必须评估发生了什么，如何恢复飞越计划，以及如何确保在恢复过程中不会意外地做任何会给航天器带来另一个问题的事情。重启备用计算机使他们倒退了如此之多，令人震惊。人们很快估计，他们必须在短短三天内完成相当于数周的工作，才能在7月7日准时开始飞越核心序列。这一切都必须做到完美无缺。
更糟糕的是，每一个动作都必须通过遥控完成，任务控制中心和航天器之间有9个小时的往返无线电通信时间。科学课程教人们光速是如何惊人的快，一个以这种速度移动的信号是如何在八分之一秒内绕地球一圈，或者在两秒半内到达月球并返回地球的——50万英里的旅程。但是，对于正在接近冥王星的“新视野号”团队来说，地球和“新视野号”之间的巨大距离使得光速看起来极其缓慢。
TARB知道，在所有媒体的关注下，世界很快就会意识到新地平线在飞过的边缘绊倒了自己。在短短的10天内，宇宙飞船将在冥王星系统中疾驰，没有什么能阻止这种天体力学，但它是否将收集它经过近十年收集的数据，则是另外一回事。
艾伦和格伦开始了会议，他们告诉ARB，他们认识的宇宙飞船团队中没有比“新视野号”更好的了，如果说有哪个团队能完成这项任务，那就是那个房间里的团队。然后，爱丽丝站在地板上，开始构想它们将如何影响恢复。
爱丽丝立刻问图灵关于那天和7月7日近距离飞越开始前三天的科学观测结果。她想从任务负责人那里知道，除了重新配置航天器、为近距离飞行向鸟加载所有文件和命令之外，她的团队是否还应该尝试恢复这些观测结果。艾伦:
我没有要求房间里的其他科学团队成员对此进行讨论。我甚至没有让我的飞行规划沙皇莱斯利参与。我知道爱丽丝的团队需要清晰的方向，没有模糊，他们需要专注于拯救主要事件，而不是由于飞船重启而闲置，我们失去的初步观察结果。我告诉爱丽丝，除了让我们回到正轨、按时启动近距离飞越之外，任何事情都会分散我们的注意力。”
说完，爱丽丝接到了行军命令。她现在唯一的工作就是保存核心飞行序列；其他一切都是可以牺牲的。但这能及时完成吗？
一个虱子和她的团队迅速但有条不紊地设计了一个恢复计划。在接下来的三天里，他们必须设计和构建所有的命令程序，将航天器返回其主计算机，然后重新发送所有丢失的核心负载的命令和支持文件，在采取任何行动之前，他们必须在NHOPS（新地平线操作模拟器）上测试所有这些，为了确保每一步在第一次尝试时都有效，没有重复的余地。他们知道飞行核心序列什么时候需要参与，也就是7月7日中午。因此，Alice的团队计算了到那时为止可用的总时间，并将其分为9小时的往返光照时间乘以发送每组程序到航天器上运行并收到成功运行确认所需的时间。计算所有其他必须在地面完成的工作，他们发现在7月7日中午核心负载需要启动之前，只有三个通信周期的时间。
从未出现过这种规模或如此高风险的问题。
因此，复苏将分为三个步骤。首先，该小组将命令航天器恢复正常通信，而不是紧急通信。这将使通信比特率提高100倍，使其余的恢复工作能够及时完成。他们估计，仅第一步就需要大约半天的时间来编码、测试、发送到New Horizons，并获得成功的确认。滴答，滴答。
接下来，该小组将命令航天器重新启动到其主计算机上。这是必要的，以便按编码使用flyby命令load。从备份到主计算机的重新启动从未在飞行中完成。因此，必须为此设计和编码一个程序，并在NHOPS上进行测试，然后在将该程序发送到New Horizons之前，必须检查测试结果。最后，团队必须有条不紊地恢复所有核心飞行文件，并遵守飞行时间表。当这个计划被设计出来时，已经快到午夜了，没有多余的时间了：自从那天下午失去联系以来，时钟已经慢了10个多小时了。滴答，滴答。
Alice的任务操作团队与Chris Hersman的航天器系统团队密切合作，在7月5日凌晨3:15左右重新建立航天器通信后大约12小时编写、测试并发送第一组命令。
9个小时后，即5日中午，主运行中心收到确认，正常通信已恢复！但一天过去了，新地平线号又朝着它在冥王星的命运前进了近百万英里。恢复步骤1已经完成，但现在只剩下两天，直到核心飞行序列需要启动。滴答，滴答。
T“新视野号”团队组织了他们的工作和生活，在接下来的几天里，他们与宇宙飞船之间大约有9个小时的通信周期。他们睡得很少，肾上腺素分泌很多。他们在一起工作了十多年，之前也遇到过飞船上的问题，但从未发生过如此大规模或如此危险的问题。它要求在任务控制中心24小时运转，团队完成了任务。
格伦回忆道:“团队只是做了他们需要做的事情。我开始寻找人们睡觉的地方，试图找到比办公室地板更舒适的地方。”爱丽丝记得，“我们找到了帆布床、毯子和枕头，然后有人拿来了一个充气床垫。没有足够的钱，所以我们分享。”艾伦:
你真该看看。没有任何抱怨，人们日夜工作，连换衣服、睡觉或洗澡的地方都没有，有些人甚至连续工作了四天。有些人在桌子上睡觉。有些人每天只睡两三个小时。没有时间去餐馆吃饭。我们带人来只是为了找外卖，让团队吃饱。
为了确保恢复的这一步和每一步都能按预期进行，必须在NHOP上测试每一个恢复程序。由于NHOPS如此忠实地模拟了航天器，因此可以使用航天器上的命令负载测试来找出错误，并证明发送到New Horizons本身的指令不会出错。
事实证明，几年前做出的一个决定在经济复苏期间拯救了人们的生命。图灵担心团队没有一个完整的NHOPS备份，所以又建了一个。在7月4日的周末，没有足够的时间来测试仅使用一个nhop恢复所需的所有新命令加载。所以他们使用第二个NHOPS来适应更多的测试运行。如果没有NHOPS-2，恢复需要几天的时间，整个独特的冥王星科学将永远消失。
通过在NHOPS-1和NHOPS-2上测试的程序，使“新地平线”号脱离安全模式并返回主飞行计算机的中间步骤成功，并在7月6日由航天器发送的遥测数据中得到确认。
接下来，航天器必须按照7月4日尝试上传飞行脚本之前的方式进行配置，然后，作为最后一步，必须再次发送堆芯负载，以及异常重新启动主计算机时丢失的所有数十个相关支持文件。这些步骤和所有NHOPS测试，包括计划和认证每个步骤的许多异常审查委员会会议，在第六天24小时工作。
但不知怎么的，7月7日上午晚些时候，所有的恢复工作都完成了。精疲力竭的探险队设法让飞船回到轨道上，准备进行近距离飞行。他们只剩下4个小时的时间就完成了任务，这时核心负荷就需要启动了。
W科学遗失是因为7月4日的异常和返工?为了拯救“新视野号”，爱丽丝和她的团队确实遵循了图灵的指示，“不惜一切代价”拯救了核心区的飞掠。所以最后他们销毁了所有在异常恢复的三天里会发生的观测结果，因为根本没有办法重新计划它们也没有办法让飞船脱离安全模式并准备好准时开始近距离飞越。
但爱丽丝的团队确实保存了异常发生时正在压缩的63张图像。这些图像必须被压缩以适应存储，因为更大的原始图像必须被删除，以便为flyby数据腾出更多的内存空间。在恢复行动中，爱丽丝的团队在航天器操作时间轴上发现了一个打开的窗口，并设法重新安排压缩时间，保存了这63张珍贵的图像中的每一张。
在7月4日回收航天器的周末期间，所有的接近观测都被破坏了?图灵指派飞掠计划沙皇莱斯利·杨组建一支老虎队进行分析。莱斯利和她的团队在航天器回收的三天时间里工作，查看每一个丢失的观测结果，以及它对冥王星科学研究的总体影响。他们发现，每一个都有更高分辨率或更近距离的观测，这意味着没有目标丢失——除了一个。这是计划在7月5日和6日进行的最后一次围绕冥王星的卫星搜索，当时“新视野号”仍然距离冥王星足够远，可以用图像覆盖冥王星周围的空间。该序列的搜索灵敏度将是异常发生前几天进行的前一次搜索的几倍。当“新视野号”科学团队对所有的卫星搜索图像进行仔细搜索后，没有发现新的卫星。这让科学团队的许多人感到惊讶，因为哈勃太空望远镜每次更努力地观测，就会发现更多的卫星。“新视野号”会不会在那片废弃的、最后的、更好的搜索中发现卫星呢?没有人知道，或者可能会知道，直到未来的一些冥王星轨道飞行器的任务到来，再次搜索。
艾伦·斯特恩(Alan Stern)是新视野号任务的首席研究员，领导美国宇航局(NASA)对冥王星系统和柯伊伯带的探索。作为一名行星科学家、太空计划执行人员、航空航天顾问和作家，他参与了二十多个科学太空任务。
大卫·格林斯彭是一位天体生物学家、屡获殊荣的科学传播者和获奖作家。他之前的著作包括地球在人类手中，他的作品出现在《纽约时报》《石板》《科学美国人》和其他人。
摘自追逐新视野：在史诗般的第一次冥王星任务中艾伦·斯特恩(Alan Stern)和大卫·格林斯彭(David Grinspoon)著。Picador于2018年5月1日出版。版权所有©2018艾伦·斯特恩和大卫·格林斯彭。保留所有权利。
