旅行者號探測器在40年後仍然很強大

驚奇 08-07

四十年前旅行者1號和2號任務從地球開始了他們的旅程，成為歷史上最遙遠的任務。（在他們的任務中）這兩個探測器在接下來的二十年里航行過木星和土星的氣態巨行星。當旅行者1號冒險進入外太陽系時，旅行者2號到天王星和海王星成為歷史上第一個探索這些世界的探測器。

載於旅行者1號和2號飛船的金唱片。圖片版權：NASA/JPL

今年夏天將分別在9月5日和8月20日紀念他們發射的40周年，儘管已經航行了很長時間，距離地球相當遠，探測器仍然與美國國家航空航天局（NASA）聯繫，並發回有價值的數據。因此除了是地球上最遙遠的任務之外，它們也是歷史上運行時間最長的任務。

除了他們的距離和壽命，旅行者號宇宙飛船還為機器人太空任務設置了許多其他記錄。例如2012年旅行者1號探測器成為第一個進入星際空間的航天器。與此同時第2次航行是唯一探索太陽系所有四個氣態/冰巨行星的探測器——木星、土星、天王星和海王星。

旅行者2號探測器於1977年8月20日發射。圖片版權：NASA

他們的發現還包括地球之外的第一個活躍的火山 - 木星的衛星歐羅巴可能的地下海洋的第一個證據，泰坦周圍的濃密氣氛（地球上唯一的身體密集，富氮氣氛），崎嶇天王星「弗蘭肯斯坦月亮」米蘭達的表面，以及海王星最大的衛星，特里頓的冰羽間歇泉。

這些成就對行星科學、天文學和太空探索都有不可估量的好處。他們也為未來的任務鋪平了道路，比如伽利略號和朱諾探測器，卡西尼-惠更斯號，以及新地平線號宇宙飛船。正如美國宇航局科學任務理事會(SMD)的副署長Thomas Zurbuchen在最近的一份新聞聲明中說的那樣：

我相信很少有任務能夠與旅行者在40年的探索中取得的成就相匹配。他們讓我們發現了宇宙未知的奇蹟，並真正啟發人類繼續探索我們的太陽系和更遠的地方。

但最讓人難忘的是航行者的任務是他們攜帶的特殊貨物，每艘飛船都承載著所謂的金唱片，這是一組聲音、圖片和信息的集合，它們講述了地球、人類歷史和文化。這些記錄的目的是作為一種時間膠囊和/或信息給任何發現它們的文明，它們是否應該會被回復。

1977年發射的兩艘「旅行者」號宇宙飛船每一艘都攜帶著12英寸的鍍金留聲機，記錄著來自地球的圖像和聲音。圖片版權：NASA

如前所述這兩艘船仍然與美國航天局保持聯繫，並發回任務數據。旅行者1號探測器就像本文所述大約是2090億公里（1300億英里）（距離地球140 AU）。當它從行星的平面向北移動到星際空間時，探測器繼續傳回關於宇宙射線的信息——在星際空間中，宇宙射線的數量是地球的四倍。

從這一點上研究人員了解到日光層，包含太陽系的行星和太陽風的區域——作為一種輻射屏蔽。地球磁場保護我們免受太陽風的影響（這將會使我們的大氣層失去作用），太陽風層保護著太陽行星，它的原子核以接近光速的速度運動。

與此同時旅行者2號目前約為177億公里（110億英里）（距離地球114.3 AU）（天文單位）。它正從行星的平面向南移動，預計將在幾年內進入星際空間。就像旅行者1號一樣，它也在研究日光層如何與周圍的星際介質相互作用，使用一套測量帶電粒子、磁場、無線電波和太陽風等離子體的儀器。

一旦旅行者2號進入星際空間，兩個探測器將能夠同時從兩個不同的位置取樣。這將告訴我們關於「封裝」我們系統的磁性環境的更多信息，並可能會告訴我們更多關於太陽系的歷史和形成。最重要的是它將讓我們知道一個可能的星際任務將會面臨什麼樣的危險。

這張插圖顯示了美國宇航局的哈勃太空望遠鏡是如何沿著NASA的旅行者1號和2號宇宙飛船穿越太陽系進入星際空間的路徑。圖片版權：NASA/ESA/Z. Levy (STScI)

這兩個探測器在這段時間內仍然處於活躍狀態，這是驚人的。正如愛德華·斯通(Edward Stone)加州理工學院(Caltech)的大衛·莫里斯(David Morrisroe)物理學教授、美國宇航局噴氣推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory)的前副總裁兼主任以及航行者項目科學家說：我們沒有人知道，當我們40年前開始的時候，任何事情都還在繼續，繼續著這一開創性的旅程。」在接下來的5年里，他們發現的最令人興奮的事情可能是我們不知道的事情。

保持探測器的運行也一直是一個挑戰，因為它們能量以每年大約4瓦的速度減少。這就要求工程師們學會如何使用不斷減少的功率來操作這兩艘飛船，這迫使他們查閱幾十年前的文件，以了解探測器的軟體和指揮功能。

幸運的是它也給了曾在航行者號上工作的美國國家航空航天局的工程師們提供他們的經驗和專業知識。目前正在運行宇宙飛船的團隊估計探測器將在2030年耗盡能源。然而他們將繼續沿著他們的軌跡漂移很長時間，之後以48280公里每小時(3萬英里/小時)每126天覆蓋一個AU（一個天文單位）。