40年寂寞征程飛出太陽系——獻給深空探測器旅行者號（下）

科技 08-15

作者說

在SpaceX的馬斯克雄心勃勃要在有生之年去火星的時候，又有人提出土衛六才是最合適的人類移居星球，我們究竟對太陽系了解多少？事實上40年前，就已經有一型探測器

勇敢無畏的

邁出了這一步！（本期為完結篇，3290字，閱讀時間7-10分鐘）

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40年寂寞征程飛出太陽系——獻給深空探測器旅行者號（上）

40年寂寞征程飛出太陽系——獻給深空探測器旅行者號（中）

（二）旅行者號有驚無險的小插曲

旅行者1號發射的時候火箭二級由於燃料混合比出錯僅僅工作了3分鐘（180秒），而原定是205秒的，後來是靠半人馬座上面級拉回來的。

旅行者2號的故事更多。

備用鑰匙起作用：旅行者2號向天王星飛行的八年半行程不是沒有問題的。由於地面的工作人員忘記傳送一個重要的啟動代碼到旅行者2號，使飛行器關閉了船上的高增益天線，
幸好地面的工作人員最終成功與船上的低增益天線取得聯絡
，並重新啟動船上的高增益天線。

自動檔切換手動檔：飛行初期,飛船的一個無線電接收機出了問題, 徹底失效後備份無線電接收機又失去了自動頻率控制。但是,通過從地球發送一些頻率精心控制的訊號, 與飛船的聯繫總算維持了下來。

積勞成疾：掠過土星後，飛船上的拍攝平台有點卡住了，使前往天王星和海王星的任務產生變數。幸好，地面的工作人員最終把問題解決，
那是因為過度使用而令潤滑油暫時耗盡

。最終飛船接到繼續前進的指令，前往天王星。

（三）木星、土星、海王星、天王星一網打盡

1、木星

1979年2月25日，旅行者1號發回了大家期待已久的木星的大紅斑。它是一個在木星赤道以南22°存在了很久的巨大反氣旋風暴，自1830年開始，已經被持續觀測了187年。但這次人類終於看到了高清版！

第一位看見大紅斑的人一般被認為是羅伯特?虎克（

主頁君註：又譯羅伯特

?胡克，嗯，沒錯，就是胡克定律的那位

），他在1664年描述木星上的這個斑點；然而，虎克所描述的斑點是在不同的區帶上（北赤道區，但目前的位置在南赤道帶）。較令人信服的是喬凡尼?卡西尼在次年描述的一個永久的斑點，卡西尼從1665年至1713年，持續觀測在可見光波段的大紅斑，不過直到旅行者號之前，這些紅斑一直都是看的模模糊糊。

2、

土星

土星環是太陽系行星的行星環中最突出與明顯的一個，雖然環的反射能夠增加土星的視星等（亮度），但從地球僅憑肉眼還是看不見的；在1610年，當望遠鏡第一次指向天空之際，

伽利略成為觀察土星環的第一個人，但他還未能清楚的看出環的本質

；在1655年，惠更斯成為第一個描述環是環繞土星的盤狀物的天文學家

。但土星光環實質直到兩艘旅行者飛行器的掠過後才被真正揭示——

光

環實際上是由數以萬計稀薄的小環和空隙構成

，環中的顆粒主要成分都是水冰，還有一些塵埃和其它的化學物質，軌道成叢集的繞著土星運轉。

土星迷離的光環，直到兩艘旅行者飛行器飛過才發現環實際上是由數以萬計稀薄的小環和空隙構成的複雜結構體。

旅行者2號所拍攝的土衛二：土星的月亮（ENCELADUS）。

由於它比較靠近明亮得多的土星及其光環，從地球上很難觀測到這顆衛星，直到旅行者號計劃實施後，對土衛二的觀測才得到顯著改善，參與旅行者計劃的科學家認為土星的E環是由土衛二地表所噴射出的顆粒組成的。

3、

天王星

1986年1月17日旅行者2號拍攝的天王星照片。天王星是太陽系內大氣層最冷的行星，

最低溫度只有49K（?224℃）

。其外部的大氣層具有複雜的雲層結構，水在最低的雲層內，

而甲烷組成最高處的雲層

。天王星的內部則是由冰和岩石所構成。

4、

海王星

海王星是太陽系中直徑第四大的行星，體積是地球的17倍，質量約是地球的14倍。但他的亮度僅為7.85等，只有在天文望遠鏡里才能看到它那熒熒的淡藍色光，所以西方人用羅馬神話中的海神來稱呼它。

在1989年旅行者2號飛越期間，曾拍攝到海王星巨大的暗斑，但後來用哈勃空間望遠鏡觀察海王星時卻發現暗斑已經消失

。海王星的天氣特徵是風大，其風速達到超音速，大約2100 km/h，暗斑據推測是一個歐亞大陸大小的颶風系統，源於其內部熱流的推動。

旅行者2號特地對海衛一（Triton）進行了深度觀測，海衛一的表面溫度甚至低於冥王星的表面溫度（44K）。海衛一地質活動活躍，其表面非常年輕，很少有撞擊坑。旅行者2號觀測到了

多個冰火山或正在噴發著液氮、灰塵或甲烷混合物的噴泉

，這些噴泉可以達到8千米的高度。

5、外行星探測總結

旅行者號的探索, 獲得了大量有關太陽系的外行星新信息。這些巨大的行星都有自已的衛星族，與太陽系一些較小的內行星—水星、金星、地球、火星完全不同：

最大的外行星—木星,旅行者號仔細探測了它的衛星、輻射帶，
發現木星竟有前所未見的行星環。最令人驚訝的是在木衛一上發現了火山活動
。這個發現是在地球上從未觀察到的，就連先驅者10號及11號也未觀察到；

旅行者號在對木星和土星的磁層測量方面取得了顯著的進步，並提供了天王星和海王星的磁球的第一次測量，探測結果發現天王星居然存在磁場！
旅行者2號的觀測顯示天王星的磁場是奇特的，一則是他不在行星的幾何中心，再者他的磁場軸相對於自轉軸傾斜59°
。另外還發現了天王星的十顆新衛星；

這些行星的衛星,還有奇特的地質現象，比如木衛一火山活動，木衛一「Jupiter Io」（
你沒看錯，就是這麼拼寫的
），也稱為「艾奧」（亦稱「伊奧」），直徑為3,642公里，是太陽系第四大衛星。名字來自眾神之王宙斯主神宙斯最著名的情人之一艾奧，她在古希臘神話中的天后赫拉的神廟中擔任女祭司，但宙斯誘姦了艾奧，之後為使她免於受吃醋的赫拉迫害，又把她變成了一頭小母牛，後來宙斯為了解救艾奧，派赫耳墨斯將百眼巨人阿耳戈斯殺死，釋放了艾奧（稍微有點偏題）。
艾奧有400座活火山，是太陽系中地質活動最活躍的天體
。

旅行者發回的信息讓科學家們研究了許多年，他的意義在於給我們提供的外太陽能系統的大量新知識，以及對其產生的進一步探索的興趣，

引發了後續「伽利略」探測器對木星、「卡西尼」探測器對土星探測任務

。只有通過這些探索，我們對太陽系才會有更清楚的了解，比如最近有人提出最適宜人類移居的可能是土衛六……

（四）最後一次拍攝，旅行者1號拍下太陽系唯一一張全家福

在旅行者1號1980年飛越土星之後，NASA隨即關閉了照相機節省電能。但在1990年2月14日，在他飛近太陽系邊緣的時候，NASA重啟了照相機並回頭給太陽系拍攝了一張全家福，包括太陽、金星、地球、木星、土星和天王星。

這是旅行者1號拍攝的最後一張照片，也是太陽系各行星唯一一張全家福。

（五）繼續前行--兵分兩路，勇往直前

旅行者1號在1979年經過木星系統，1980年經過土星系統，第一個提供了木星、土星以及其衛星詳細照片的探測器，尤其值得一提的是他探測到土星環的複雜結構，並且對土衛六上的大氣層進行了觀測，由於發現了土衛六擁有濃密的大氣層，NASA的控制人員最終決定了讓旅行者1號駛近土衛六以進行研究，並隨之終止了它繼續探訪其餘兩顆行星。結果造訪天王星和海王星的任務只得交予旅行者2號。

這次靠近土衛六的決定使旅行者1號受到了額外的引力影響，最終使飛行器離開了黃道，終止了它的探索行星任務。在1980年11月20日完成了主要任務之後，NASA安排旅行者1號在離開土星後進行星際探索任務，使用飛船上的等離子探測儀驗證日球層頂的存在。天文學家在2010年12月13日證實旅行者1號正式通過

了

太陽風的盡頭，

2013年9月12日，美國宇航局官方證實旅行者1號已經飛出了太陽系，正式成為離地球最遠的人造飛行器，也是第一個進入星際空間的人造物體。

不過旅行者號有沒有飛出太陽系也存在爭議，關鍵要看怎麼定義太陽系的彊域了。確切的說法是，旅行者1號已經飛出了太陽風的勢力範圍，進入了星際介質，但仍然留在太陽引力的勢力範圍之內，還要停留至少好幾萬年…

截至2017年6月為止，旅行者1號距離太陽約為139天文單位，離地球約208億公里，收到旅行者1號的無線電信號需要等待17小時。旅行者1號並沒有朝向任何特定的星座前進，但是在

約4萬年後它會以1.6光年的距離經過蛇夫座的AC+79 3888恆星

。

旅行者2號的飛行軌跡雖然較慢，但成為了第一艘造訪木星、土星、天王星和海王星的航天器，完成了借這個176年一遇的行星幾何排陣而造訪四顆行星的機會。在旅行者2號的探訪行星任務完成之後，和他哥哥一樣，他繼續前行。

圖中可以清晰看到旅行者一號飛出黃道面的過程

補充說明：為了造訪海衛一（Triton），旅行者2號的路線彎曲了45度，速度下降了2公里/秒，所以我們看到89年8月25日之後旅行者2走了奇怪的拐角路線。

後記：寫這期專刊了卻我的一個心愿

在我還是一個小學生的時候，曾看過一本小人書《星際旅行》，對書中的旅行者號印象深刻。科幻故事裡面這艘旅行者飛行器演化為生命形式，按照程序飛回地球並毀滅一切阻攔的星體，直到科學家用原始的二進位代碼重新發出指令才終止了一場災難。這本小人書改編至電影《 Star Trek: The Motion Picture (1979) 》，為《

星際迷航

》系列電影第一部。

後來才發現這本小人書改變了我的一生。