1977年发射的“旅行者号”探测器,进入星际空间之后还能往哪飞?

在我们头顶璀璨的星空,除了漫天的星星和月亮,还有一位我们人类最虔诚的朋友,尽管你无法用肉眼看到它,但它却是在茫茫宇宙孤独的飞行44年。

时至今日,在距离地球250光年的深空,这个漂泊的游子,依然会时不时地向地球母亲投来一片最温柔的目光,它是人类深空探索最伟大的先驱,它是旅行者号。

1977年发射的“旅行者号”探测器,进入星际空间之后还能往哪飞?

“旅行者1号”和“旅行者2号”

1977年,对于深空探索来说,是一个千载难逢的时机,土星、木星、天王星和海王星的相对位置,使得一个从地球发射的探测器,能够在各个行星附近进行连续借力飞行,探索火星轨道之外所有的太阳系大行星。

所谓借力飞行,就是人造飞行器 借助天体的引力来为飞行器加速,如果把飞行器看作一位徒步的行者,那么借力飞行过程中的行星,就相当于是一趟免费的公交车,不但能减少飞行所需的 能量、降低发射难度,还能提高飞船的飞行速度。

1977年发射的“旅行者号”探测器,进入星际空间之后还能往哪飞?

正是在这样背景下,美国宇航局在这一年先后发射了两枚深空探测器,旅行者1号和旅行者2号。“旅行者 1 号”的探测目标为土星、木星和木星最大的卫星泰坦。 而“旅行者 2 号”在完成对土星、木星的探测后,则会继续探测天王星和海王星。完成这些任务后,两个探测器将会沿着不同的方向飞往太阳系的边缘。

实际上,虽然“旅行者 2 号” 编号靠后,但它的发射时间要早于 “旅行者 1 号”,旅行者2 号发射于1977年8月20日,而1号则是发射于同年的9月5日。

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厂房中的旅行者2号

旅行者1号重约815千克,比1号的721千克质量稍微大一点,兄弟俩都采用电池核动力供能。旅行者1号和2号设计上基本相同,不同的是旅行者2号循一个较慢的飞行轨迹,使它能够保持在黄道)之中,而所谓的黄道就是太阳系众行星的轨道水平面。

“旅行者号”都带了什么?

每个探测器除了携带高分辨率相机,等离子探测分析仪,高增益天线等设备之外,还每个探测器都携带了一个铜制镀金磁盘唱片,作为地球和人类的名片,向捕获“旅行者号”的地外文明展示我们这个星球的方方面面,由金刚石制作而成的留声机针,可以保证10亿年,音质依旧不会有任何差别。

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在金唱盘储存的图片中,有数学、 物理公式和 DNA 结构这些体现我们对自然界认识水平的抽象内容;也有呼啸而起的运载火箭、在太空行走的航天员、 探测天体射电信号的阿雷西博望远镜,代表我们技术水平的象征;有联合国大楼、泰姬陵等人文景观。而更多的则是 我们日常生活的方方面面:超市中采购 的女士,高峰期恼人的堵车,满载而归的渔船,教室里听讲的孩童等等。

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唱盘正反面

唱片中的声音信息,除了时任联合国秘书长和美国总统对地外文明的问候外,还有地球上不同语言的问候。倘若地外文明真能解码这个唱盘,他们听到的中文普通话信息将是“各位都好吧?我们都很想念你们,有空请到这来玩”,他们还能听到粤语、吴语、闽南话等中文方言。

如果他们听腻了干巴巴的语音,还能欣赏巴赫、贝多芬的古典音乐和中国二胡演奏的《高山流水》。

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中国古琴和地球照片

在金唱盘中,最 特殊的记录当属“旅行者号”团队成员 安·德鲁彦的脑电波。按照计划,德鲁彦在录制脑电波时应该努力思考人类的历史政治问题,可当时刚刚坠入爱河的她,却身陷爱情的甜蜜不能自拔,最终,这段记录了人类恋爱时美丽心情的脑电波,被带到了茫茫太空。

1977年发射的“旅行者号”探测器,进入星际空间之后还能往哪飞?

在金唱盘表面,科学家们用宇宙通用的物理语言,标出了太阳在宇宙中的位置。

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定位太阳系的符号

氢是宇宙中存在最广泛的元素,原子结构也最简单,在唱盘右下方 刻有氢原子发生一种名叫“自旋跃迁” 的物理现象的图像,将这个现象发生的 0.704 纳秒的周期定义为一个基本时间 单位。

在唱盘左下方,标识了 14 颗脉冲星和太阳的相对位置图。脉冲星是一种能够以特定频率向外辐射电磁波的天体,每颗脉冲星的频率都是独特的,如果捕获这艘飞船的文明与人类文明的发展水平相当,他们就能通过位置图上的二进制符号与氢原子的跃迁时间,测算出每颗脉冲星的频率,从已经发现的脉冲星中将唱片上的 14 颗脉冲星辨认出来,进而确定太阳的位置。

此外,地外文明还能借助唱片左上方和右上方的示意图,弄清播放唱片、读取图像信号的方式,获得我们想要带给他们的全部信息。

“旅行者号”都发现了什么?

每造访一个星体,旅行者号两兄弟随身携带的相机,总能拍到令人激动的震撼图像,1979年,旅行者一号经过木星系统,在木星上第一次发现了地球之外的闪电活动;又在木星的卫星伊奥上第一次发现了地球之外的活火山活动;在木星的卫星欧罗巴上第一次发现了地球之外的海洋。

1977年发射的“旅行者号”探测器,进入星际空间之后还能往哪飞?

旅行者号探测器和它对各个行星探测图像的合影 旅行者号探测器和它对各个行星探测图像的合影

1980年,旅行者一号经过土星系统,在土星的卫星泰坦上,发现了与地球大气性质极为相似的大气层,它也是第一个提供了木星、土星以及其卫星详细照片的探测器。

1977年发射的“旅行者号”探测器,进入星际空间之后还能往哪飞?

“旅行者 2 号”是第一个也是唯一造访过天王星和海王星的探测器,不但拍下了这两颗气态巨行星的美丽的外表,还发现了海王星上位形特殊的磁场。

1990 年,当“旅行者 1 号”上的 高分辨率相机的探测任务全部完成时,科学家决定关闭相机以节约电能,那一年的 2 月14 日,“旅行者1号”在60亿公里之外,最后一次拍下了它眼中的地球,这就是那张后来被命名为“黯淡蓝点”的著名照片。

1977年发射的“旅行者号”探测器,进入星际空间之后还能往哪飞?

图为“黯淡蓝点”的著名照片

至于“旅行者1号”上的电池,科学家说,探测器上携带三枚核电池,能够保证它继续飞行至2025年。一旦电池耗尽,“旅行者1号”将继续向银河系中心前进,再也回不来了。

1980 年和 1981 年,旅行者 1 号、2 号先后飞掠土星,兄弟俩通过测量土星发出的无线电信号推测出土星自转周期为 10 小时 45 分 45 秒。

旅行者号和地球之间的通信联系,依靠的是三座分别建在美国的戈德斯通、 西班牙的马德里和澳大利亚的堪培拉的大型卫星天线,这些天线的外观和一般接收卫星信号的“大锅” 差不多,但直径却高达 70 米,是美国深空探测网的中坚力量。

1977年发射的“旅行者号”探测器,进入星际空间之后还能往哪飞?

深空网络天线

2018 年12月10日,美国宇航局旅行者号团队宣布:旅行者 2 号探测器脱离了太阳风层,进入一片人类陌生的太空,此时旅行者2号距离地球180亿公里,开始进入星际空间,而这也是继六年前,旅行者 1号成功脱离太阳风层之后,第二个进入星际空间的人造飞行器。有关这一章节的发现,我们将在下一期图文为大家详细解读。

1977年发射的“旅行者号”探测器,进入星际空间之后还能往哪飞?

旅行者 1 号和 2 号从不同方向飞出了日球层,旅行者 1 号位于黄道面以北,旅行者 2 号位于黄道面以南

值得一提的是,索然旅行者1号和2号都已经突破太阳风顶层的日球层,单着并不意味着它们已经飞出了太阳系,按照NASA的定义,太阳系的边境是在奥尔特云层之外,而达到奥尔特云内部,至少需要300年时间,飞越奥尔特云需要3万年。

1977年发射的“旅行者号”探测器,进入星际空间之后还能往哪飞?

如果把太阳系比作一个鸡蛋的话,太阳就是中间的蛋黄,八大行星就是蛋清,最外层还有一圈奥尔特星云,它相当于蛋壳,以人类目前的科技水平,人造探测器根本不可能冲出太阳系。

1977年发射的“旅行者号”探测器,进入星际空间之后还能往哪飞?

目前旅行者1号的飞行速度达到17公里每秒,比2号快10%,据天文学家们的计算,如果“旅行者-1”号一直能顺利地飞行下去,从理论上讲,它会在7万3千6百年左右,经过半人马座比邻星 而旅行者2号将在296036年,到达距离天狼星最近约4.3光年的地方。

2020年10月30日,在失联8个月之后, NASA再次收到“旅行者2号”发回的指令,一句‘你好’的反馈,表明这个孜孜不倦的旅行家依然在征途。到 2030 年,维持探测器最基本系统运行的电能也将耗尽,那时这个人类最忠诚的朋友将彻底进入静默状态。

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投稿时间:2022-01-20  最后更新:2022-05-03

标签:旅行者   探测器   外文   唱盘   木星   土星   太阳系   脉冲   行星   星际   地球   空间

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