慶祝旅行者1號和2號成功發射40周年！

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慶祝旅行者1號和2號成功發射40周年！

科學家和天文愛好者正在準備慶祝旅行者1號和2號40歲的生日。它們現在已經距離地球幾十億千米，並繼續向其他恆星行進。

旅行者1號於1977年9月5日從地球發射，旅行者2號，先於1號，在1977年8月20日發射，它們有著一個共同的任務——研究外太陽系。今年9月5日，NASA、史密森國家航空航天博物館將要一同慶祝旅行者項目40周年紀念日。

讓我們來一起看看旅行者號是如何達到它們的天文學成就的。

旅行者1號的藝術想像圖

JPL-Caltech/ NASA

是數學使這個宏大的旅程付諸實踐

在整個60年代，NASA始終關注向月球發送載人飛船，但是到了70年代，NASA的注意力轉移到了向星球發送機械設備，和近地軌道太空梭項目。

在這個轉型的階段，NASA的實習生蓋里·弗蘭卓正在為一項去往外行星（小行星帶以外的行星）的項目研究可行的軌道。他將他的注意力轉移到了利用引力彈弓上，當飛行器近距離經過一顆行星時，可以利用這顆行星的引力來給自身加速，這種加速方式不需要消耗燃料。

弗蘭卓對外行星運行位置的草稿顯示在70年代後期，木星，土星，天王星，和海王星這四顆外行星將出現在一條軌跡線上，屆時NASA如果在1977年發射一個飛行器，可以僅通過這一個項目就探索到四顆外行星。這架飛行器將通過彈弓效應依次繞過四顆外行星，整個過程僅需要10到12年。於此相較，如果發射一架飛船不經過任何行星加速直飛海王星需要40年的時間。

這是NASA唯一的機會，下一次這樣的時機要等176年。然而，由於那時的預算限制，國會並不支持旅行者計劃，並最終選擇了更便宜的直飛木星和土星的議案。

科學家們的秘密

這項決定並沒有改變噴氣推進實驗室里科學家們的決心。他們建造了兩架相似的飛行器，並且都具備飛到海王星的能力——儘管他們獲得資金時只被要求能夠到達木星和土星。

這對「雙胞胎」必須素質過硬以在艱難的太空環境中生存，並隔著遙遠的距離將數據傳回地球。

這顆722千克的衛星包含以下幾個單元：

1.主體，包括油箱、推進器、一些電子設備和其他裝置

2.可以和地球互傳信號的高增益天線

3.兩個支撐科學儀器的吊杆,另有一個單獨支撐核反應堆產能

4.兩個附加的天線

旅行者號概要圖 NASA

裝載在旅行者號上的科學儀器記錄了浩如汪洋的科學資料。最值得注意的設備包括宇宙線探測器，紅外干涉儀，遠紫外光譜儀，和攝像機。基於之前去木星的先驅者10號和11號項目，科學家知道飛船將在外行星周圍遭遇強大的輻射環境，所以他們裝配了防輻射的設備。

旅行者項目成功的關鍵在於它良好的能源供應：放射性同位素熱電產能。這種能量源包括鈈238，當它衰變成其他同位素時會釋放熱量，將能量源和一系列熱電偶相連，熱電偶通過把熱源和冷槽分開發電，為飛行器的設備提供電能。

由於鈈的半衰期是87.7年，兩個旅行者飛行器都還有一半的能量供應剩餘。儘管這點能量不足以使飛行器上所有的設備同時工作，但是可以成功為核心設備供電直至2020年——電力弱到不能向地球發送信號。

旅行者項目另一個成功的關鍵之處是兩個飛行器自我修復的計算機系統。因為旅行者號走得越遠，信號傳回地球的時間就越長，因此它們的系統必須具備在地球方面不介入的情況下自我克服一些小毛病的能力。每一個電腦都包含了眾多模塊來同時比較接收的數據，如果其中一個模塊接收的數據和其他模塊不一樣，它就會被認為出錯了並用備用板塊來代替它。

兩個飛行器都到達了木星和土星，與計劃的（資助要求的）相符，但為他們設計的軌道卻賦予了它們更多的可能性。國會看到旅行者項目的人氣越來越高，決定資助旅行者2號在土星後繼續它的旅程，探索海王星和天王星。與此同時旅行者1號的軌道將它帶出了黃道面（行星運行面），資助也被用於支持旅行者號的繼續運行以及作為行星際空間研究的經費。

旅行者號軌道

NASA

我們學到了什麼

旅行者1號和2號是行星探索的模範。他們獲取的圖象和數據在好幾年中持續影響著科學教科書和科學課。他們甚至為未來的朱諾、卡西尼和伽利略號項目提供了靈感。旅行者項目教會了我們很多事情：

1.兩個旅行者號都提供了一個更近距離觀察木星表面大氣的機會，包括了它表面的大紅斑。

2.旅行者1號發現了環繞木星的細光環，旅行者2號不僅發現了天王星也有光環，還近距離觀察了已知存在的海王星的光環。

3.旅行者1號的相機拍攝的圖像發現了木衛一表面存在活動火山。

4.旅行者2號發現冥王星產生的奇怪的磁場——不像其他行星的磁場，這種磁場的軸並不準確穿過行星中心，並且它的軸更傾向於與赤道對齊而不是與兩極對齊。

5.旅行者的探測器發現泰坦的大氣比地球大氣更厚。

6.旅行者2號觀察到了海王星表面的大黑斑——一個有地球那麼大的巨大氣旋風暴。

7.旅行者1號成為歷史上第一個飛出太陽系的人造天體，2012年它跨過太陽風鞘——跨過了將我們太陽系與星際空間隔離開的邊界。

至1989年，NASA從旅行者項目獲得的信息堪比6000部大不列顛百科全書！

今天，兩個飛行器依舊沿著不同的方向航行著，它們的彈弓效應軌道令它們向恆星駛去。旅行者1號自1980年到達土星後離開了黃道面，並在2012年正式進入星際空間。旅行者2號經過了所有的四顆外行星並且預計會在未來的幾年到達太陽風鞘。儘管在2020年它們就會停止向地球發送訊息，但它們仍會繼續在星際空間中飛行。

作者：Megan Ray Nichols

翻譯：陳艷玲

校譯：陸寅楓

配樂：陳艷玲

責任編輯：解仁江

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