“旅行者號(hào)”離開(kāi)地球40周年：《三體》的忠實(shí)粉絲很不安

　　40年前的今天（美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間8月20日），宇宙飛船“旅行者二號(hào)”發(fā)射升空。
 

　　“旅行者二號(hào)”和它相隔兩周發(fā)射的孿生哥哥“旅行者一號(hào)”，一南一北，分頭向太陽(yáng)系的兩端前進(jìn)。它們是目前服役最久、距離地球最遠(yuǎn)的人類航天器，其中“旅行者一號(hào)”已經(jīng)離開(kāi)了太陽(yáng)風(fēng)的勢(shì)力范圍，正在星際空間穿行。

　　旅行者號(hào)
 

　　它們的存在可能令《三體》的死忠粉感到不安。根據(jù)劉慈欣的“黑暗森林法則”，在黑暗無(wú)垠的宇宙中，一個(gè)文明要盡量隱藏自己的星球坐標(biāo)，以免招致外來(lái)的攻擊。而現(xiàn)在，這兩個(gè)明確標(biāo)注著太陽(yáng)系坐標(biāo)的航天器，正無(wú)畏地向未知的遠(yuǎn)方前行。
 

　　時(shí)光倒回40年前，人類航天史上的黃金時(shí)代。經(jīng)費(fèi)充裕的美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）制定了旅行者計(jì)劃，打算探測(cè)兩大行星木星和土星，以及它們的衛(wèi)星。如果情況順利，也可以順便拜訪一下天王星和海王星。熱情洋溢的NASA科學(xué)家們還為未知的外星文明準(zhǔn)備了一份禮物：旅行者號(hào)飛船上搭載著記錄地球音像資料的“金唱片”，唱片上刻有太陽(yáng)系相對(duì)于宇宙中14顆穩(wěn)定脈沖星的位置。

　　“金唱片”

　　或許 “金唱片”未來(lái)會(huì)被外星文明截獲，作為通往地球的“藏寶圖”，引發(fā)星際爭(zhēng)奪大戰(zhàn)。但目前來(lái)看，兩艘飛船的飛行速度相對(duì)于整個(gè)宇宙來(lái)說(shuō)只是在“蠕動(dòng)”，在4萬(wàn)年內(nèi)都不會(huì)接近下一顆星球。所幸的是，它們?nèi)耘cNASA保持著聯(lián)系，時(shí)不時(shí)向地球匯報(bào)旅途中的“所見(jiàn)所聞”。由于距離遙遠(yuǎn)， 一次“匯報(bào)”需要18小時(shí)。
 

　　關(guān)于這兩艘傳奇的宇宙飛船，這里有10條你可能感興趣的事實(shí)。
 

　　1、175年一遇的“引力彈弓”
 

　　1965年，美國(guó)田納西大學(xué)空間研究院分析專家蓋瑞•弗蘭德羅（Gary·Flandro）在研究木星探索任務(wù)時(shí)意外發(fā)現(xiàn)：每隔175年，木星、土星、天王星和海王星就會(huì)形成奇妙的行星幾何曲線排列。在這個(gè)時(shí)候發(fā)射探測(cè)器，只需要少量的燃料和航道調(diào)整，就能借助“引力彈弓”效應(yīng)快速訪問(wèn)這四顆氣態(tài)巨行星，即把行星當(dāng)作“引力助推器”，利用行星的引力場(chǎng)來(lái)給飛船加速，把它甩給下一個(gè)目標(biāo)。一般情況下，飛船到海王星需要30年，而利用這種特殊的“彈弓”，時(shí)間會(huì)縮短到12年。

　　“引力彈弓”
 

　　1977年就是這樣一個(gè)175年一遇的節(jié)點(diǎn)。NASA臨時(shí)辟出原屬“水手計(jì)劃”的“旅行者一號(hào)”和“旅行者二號(hào)”，獨(dú)立設(shè)計(jì)雄心勃勃的“旅行者計(jì)劃”。
 

　　2、孿生飛船
 

　　外太陽(yáng)系在當(dāng)時(shí)尚屬未知領(lǐng)域，為了提高項(xiàng)目成功率，“旅行者計(jì)劃”在不同軌道上發(fā)射兩個(gè)無(wú)人探測(cè)器，從不同的角度深入研究行星。“旅行者一號(hào)”和“旅行者二號(hào)”外觀結(jié)構(gòu)類似，攜帶的設(shè)備也大同小異。“旅行者二號(hào)”在1977年8月20日發(fā)射升空，而“旅行者一號(hào)”因故障反而推遲到兩周后的9月5日發(fā)射。

　　1977年，“旅行者一號(hào)”和“旅行者二號(hào)”相隔兩周發(fā)射
 

　　3、堪稱“地球檔案”的金唱片
 

　　飛船攜帶的“金唱片”，是一塊鍍金銅板，刻有唱片的播放方式和太陽(yáng)系相對(duì)于14顆脈沖星的位置。唱片收錄了地球文明的一些代表性成果，可以在宇宙中保存10億年。這或許會(huì)久過(guò)人類自身存在的時(shí)間，成為我們?cè)谟钪嬷写嬖谶^(guò)的證據(jù)。

　　“金唱片”上的圖片示例
 

　　55種人類語(yǔ)言（包括中國(guó)的普通話、粵語(yǔ)、閩南語(yǔ)、吳語(yǔ)）
 

　　致辭：時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)卡特以及時(shí)任聯(lián)合國(guó)秘書(shū)長(zhǎng)瓦爾德海姆代表人類向外星人的問(wèn)候致辭
 

　　世界音樂(lè)：中國(guó)的古琴名曲《高山流水》、莫扎特的《魔笛》、日本的尺八曲等
 

　　地球之聲：潮汐、風(fēng)雨雷電、鳥(niǎo)鳴等自然界的聲音
 

　　115張照片：包括阿拉伯?dāng)?shù)字、化學(xué)元素、人類發(fā)育、各地建筑等

　　“金唱片”上的圖片示例
 

　　此外，唱片上還有一塊直徑2厘米的區(qū)域鍍有超純鈾-238，半衰期45億萬(wàn)年。這是一個(gè)給外星生命的計(jì)時(shí)“沙漏”。
 

　　4、唯一造訪過(guò)四大氣態(tài)行星的探測(cè)器
 

　　盡管晚了兩周發(fā)射，“旅行者一號(hào)”卻比 “旅行者二號(hào)”飛得更遠(yuǎn)。這是因?yàn)椋?ldquo;旅行者一號(hào)”并未造訪天王星和海王星。
 

　　“旅行者一號(hào)”從1979年1月開(kāi)始對(duì)木星進(jìn)行拍攝。同年3月，旅行者1號(hào)順利地借助木星的引力，朝土星的方向進(jìn)發(fā)。它在1980年11月經(jīng)過(guò)土星，探測(cè)到土星環(huán)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，并且對(duì)土衛(wèi)六上的大氣層進(jìn)行了觀測(cè)。由于發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六擁有濃密的大氣層，NASA最終決定讓“旅行者一號(hào)”駛近土衛(wèi)六，終止了它探索其他兩大行星的任務(wù)。

　　“旅行者一號(hào)”拍攝的土星環(huán)
 

　　這任務(wù)只能由“旅行者二號(hào)”來(lái)繼承。土星引力讓“旅行者二號(hào)”的速度從16千米每秒增加到25千米每秒，5年時(shí)間就到達(dá)了天王星。1986年1月24日，旅行者2號(hào)到達(dá)天王星的最近點(diǎn)，距離天王星云層頂部8.15萬(wàn)千米，并首次發(fā)現(xiàn)了天王星獨(dú)特的磁場(chǎng)，天王星自轉(zhuǎn)軸傾斜97.77°，它的磁場(chǎng)卻只傾斜了60°，且磁尾因?yàn)樘焱跣亲赞D(zhuǎn)而扭曲成螺旋形，原因目前仍未確定。1989年8月25日，告別天王星后，“旅行者二號(hào)”花了將近4年的時(shí)間來(lái)到海王星的最近點(diǎn)。

　　“旅行者二號(hào)”拍攝的海王星
 

　　5、發(fā)現(xiàn)之旅
 

　　旅行者號(hào)的足跡遍布外太陽(yáng)系，它們的航行收獲了許多前所未有的發(fā)現(xiàn)：土星光環(huán)其實(shí)由數(shù)以千計(jì)的小環(huán)和空隙構(gòu)成，如同一張唱片；天王星的怪異磁場(chǎng)和10顆新衛(wèi)星；海王星上出現(xiàn)巨大的暗斑；木衛(wèi)一伊奧（Io）上存在幾百座活火山；木衛(wèi)二歐羅巴（Europa）有地下海洋的痕跡；土衛(wèi)六泰坦（Titan）擁有最接近地球的大氣；海衛(wèi)一（Triton）上的間歇噴泉高達(dá)8千米。

　　“旅行者一號(hào)”拍攝的木衛(wèi)一伊奧
 

　　6、太陽(yáng)系唯一一張全家福
 

　　1980年離開(kāi)土星后，NASA關(guān)閉了“旅行者一號(hào)”的攝像頭。1990年的情人節(jié)，NASA最后重啟了一下相機(jī)，讓“旅行者一號(hào)”“回頭”給太陽(yáng)系拍攝了全家福，其中水星和金星未能成像。

　　太陽(yáng)系全家福
 

　　7、“旅行者一號(hào)” 有沒(méi)有飛出太陽(yáng)系？
 

　　2013年，NASA曾召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì)，宣布“旅行者一號(hào)”已經(jīng)飛出太陽(yáng)系，進(jìn)入星際空間。但隨后，又有許多聲音質(zhì)疑這是一條“假新聞”， “嫦娥一號(hào)”總設(shè)計(jì)師葉培健院士就指出，“旅行者一號(hào)”一萬(wàn)年也飛不出太陽(yáng)系。
 

　　那么，“旅行者一號(hào)”到底有沒(méi)有飛出太陽(yáng)系呢？事實(shí)上，爭(zhēng)議源于太陽(yáng)系邊界的界定問(wèn)題。如果按照太陽(yáng)系的引力范圍界定，“旅行者一號(hào)”還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未及。而NASA值的是它離開(kāi)了太陽(yáng)風(fēng)的作用范圍，即日球?qū)印?br />  

　　太陽(yáng)風(fēng)在星際介質(zhì)（主要是氫氣和氦氣）間吹出的“泡泡”就是日球?qū)?。太?yáng)風(fēng)逐漸受到星際介質(zhì)的影響，速度減弱。太陽(yáng)風(fēng)與星際介質(zhì)相互作用的區(qū)域被稱為“日鞘”，日鞘的內(nèi)部邊界是終端震波，外層邊界是日球頂層。
 

　　NASA官網(wǎng)資料顯示，“旅行者一號(hào)”和“旅行者二號(hào)”分別于2004年12月和2007年8月穿越終端震波，進(jìn)入日鞘。它們?cè)庥鼋K端震波的位置分別距離太陽(yáng)94AU（AU，天文單位，即太陽(yáng)和地球間的平均距離，約為1.5億公里）和84AU。
 

　　2012年8月25日，“旅行者一號(hào)”穿越日球頂層，進(jìn)入星際空間。“旅行者二號(hào)”預(yù)期在未來(lái)數(shù)年內(nèi)穿越日球頂層。
 

　　8、傳回信息需要18小時(shí)
 

　　截至8月份，“旅行者二號(hào)”距離地球115AU（約172億公里），“旅行者一號(hào)”距離地球139.3AU（約208億公里）。這意味著，“旅行者一號(hào)”發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)，NASA需要18個(gè)小時(shí)才能接受到。
 

　　通過(guò)分析兩艘飛船傳回的帶電粒子、磁場(chǎng)、低頻電磁波和太陽(yáng)風(fēng)等離子體數(shù)據(jù)，科學(xué)家們得以比較太陽(yáng)風(fēng)和星際介質(zhì)在太陽(yáng)系不同位置的相互作用。
 

　　9、2030年關(guān)閉最后的設(shè)備
 

　　木星軌道之外，太陽(yáng)能就很微弱了。因此，科學(xué)家們?yōu)槁眯姓咛?hào)們準(zhǔn)備了核動(dòng)力，每艘飛船攜帶三組放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電機(jī)。钚-238的半衰期為88年，目前，飛船的動(dòng)力正在以每年4瓦特的速率持續(xù)下降。
 

　　目前，飛船上的磁場(chǎng)和粒子探測(cè)設(shè)備仍在工作。但為了節(jié)省電力，在2020年后，這些設(shè)備將被逐一關(guān)閉?？茖W(xué)家們預(yù)期，他們將會(huì)在2030年關(guān)閉飛船最后的科學(xué)設(shè)備。用于通訊的電力還會(huì)再維持幾年，隨后，旅行者號(hào)們的信號(hào)將消失在太空中。
 

　　為了盡可能延長(zhǎng)飛船的壽命，科學(xué)家們不得不請(qǐng)當(dāng)年的工程師們協(xié)助，檢索舊檔案，查找?guī)资昵皩?xiě)下的指令和程序。
 

　　10、四萬(wàn)年后遇上另一顆恒星
 

　　電力耗盡后，兩艘飛船仍將在當(dāng)前軌道上，以當(dāng)前速度圍繞銀河系中心飛行，周期為2.25億年。不過(guò)，在4萬(wàn)年內(nèi)，它們都不會(huì)遇上另一顆恒星。
 

　　“旅行者一號(hào)”正在以每年3.5天文單位速度離開(kāi)太陽(yáng)系，與黃道平面成35度夾角向北，朝蛇夫座的方向飛去。在大約4萬(wàn)年后，“旅行者一號(hào)”會(huì)接近鹿豹座的AC+79 3888。
 

　　“旅行者二號(hào)”正以每年3.1天文單位的速度離開(kāi)太陽(yáng)系，與黃道平面成48度夾角向南，朝射手座和孔雀座的方向飛去。在大約4萬(wàn)年后，“旅行者二號(hào)”將到達(dá)距離一顆名為Ross 248的恒星1.7光年的位置，這顆紅矮星位于仙女座。

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