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2026年11月18日,旅行者1号将距离地球一光日,这是它发射后的第49年,十台仪器中仍有两台在运转
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2026年11月18日,旅行者1号将距离地球一光日,这是它发射后的第49年,十台仪器中仍有两台在运转

插图:tuput

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美国国家航空航天局(NASA)说,旅行者1号将在2026年11月18日到达距地球259.02亿公里处,即光在24小时内走过的距离。这对孪生探测器分别于1977年8月20日和9月5日发射,如今只能靠关掉仪器来维持运转,因为它们的钚电源每年衰减约4瓦。

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NASA说,2026年11月18日太平洋时间凌晨2点16分07秒,旅行者1号将距离地球160.94亿英里(259.02亿公里)。这就是一光日,即光在24小时内走过的距离,NASA说旅行者1号将是第一个到达这一距离的人造物体。这艘探测器于1977年9月5日从卡纳维拉尔角升空,NASA截至2026年4月17日的仪器状态表显示,它的十台科学仪器中,仍有两台处于开机状态。

旅行者2号先升空

旅行者2号于1977年8月20日从佛罗里达州的卡纳维拉尔角升空,旅行者1号在1977年9月5日随后升空。旅行者2号搭乘的是大力神IIIE-半人马座火箭。据喷气推进实验室(JPL)的记录,在NASA局长詹姆斯·弗莱彻于1977年3月7日宣布新名称之前,这一对探测器一直叫做“1977年水手号木星/土星探测器”(Mariner Jupiter/Saturn 1977)。

每175年才出现一次的行星连珠

JPL说,任务设计者在1960年代就注意到,外行星大约每175年才会排成一线,而下一次这样的排列将出现在1970年代末。第一个方案叫做“大旅行”(Grand Tour),要用两对探测器。JPL说它因成本太高,在1971年被取消。1972年,NASA批准了一个规模较小的项目:在1977年发射两艘水手号级别的探测器,只研究木星和土星。

科学家仍然抱着希望,想让其中一艘继续飞向天王星和海王星,旅行者2号做到了。NASA的任务页面给出了这些最接近天体的时间:

  • 旅行者1号于1979年3月5日在约28万公里处飞掠木星,于1980年11月12日在约12.6万公里处飞掠土星。
  • 旅行者2号于1979年7月9日在约64.5万公里处飞掠木星,于1981年8月下旬在约10.1万公里处飞掠土星。
  • 旅行者2号于1986年1月24日在约8.15万公里处飞掠天王星,于1989年8月25日在约4800公里处飞掠海王星。

NASA说,旅行者2号至今仍是唯一造访过天王星和海王星的探测器。据NASA的状态表,旅行者1号的相机为了节省电力,在1990年2月14日关闭。

两次穿越日球层顶

太阳吹出一个由带电粒子和磁场组成的气泡,叫做日球层,而日球层顶就是太阳风与星际之间更冷、更稠密的物质相遇的边界。

JPL在2013年9月12日的新闻稿给出的旅行者1号穿越日期是2012年8月25日,这个日期是推断出来的。旅行者1号的等离子体传感器已经不能工作,所以科学家当时无法直接测量周围的气体。2013年4月,一次太阳爆发抵达探测器,使周围的等离子体发生振荡,而振荡的音调表明,那里的等离子体密度大约是日球层外缘的40倍。科学家把2012年晚些时候更微弱的振荡向前外推,又发现高能粒子密度的突变最早出现在2012年8月25日,这与穿越应有的表现相符。旅行者号项目科学家埃德·斯通谈到这些新数据时说:“我们相信,这是人类向星际空间的历史性一跃。”

旅行者2号在2018年11月5日穿越,它的等离子体仪器当时还在工作。JPL说,那台仪器记录到当天太阳风速度急剧下降,随后完全没有了太阳风的流动,另有三台仪器也印证了这一点。NASA在2018年12月10日宣布了这次穿越,当时探测器距地球约180亿公里,信号单程需要约16.5小时。NASA的旅行者2号页面在一张表格里给出了另一个日期,2018年11月25日。JPL的公告说是11月5日,这里采用的是这个日期。

旅行者1号五个月无法读取的数据

2023年11月14日,旅行者1号停止发回可读的科学和工程数据。JPL说,它仍然接受指令,其余表现正常。2024年3月初,团队发出一条指令,让探测器回传飞行数据子系统的存储器读数,这是它三台机载计算机之一。NASA在2024年4月4日报告说,存储器中约3%的内容被破坏,原因追查到一块存储其中一部分内容的芯片,包括计算机软件代码的一部分。

工程师无法确定这块芯片为什么失灵。NASA提出了两种可能:来自太空的一个高能粒子,或者运转46年后的老化。没有人能修理这块芯片,存储器里也找不到一块足够大的空闲区域来容纳丢失的代码。于是团队把代码拆成若干段,存放在不同的位置,并调整它们之间的引用。2024年4月18日,团队发送了第一段被重新安置的代码,负责打包工程数据。4月20日收到的信号证实它起了作用,这是五个月来的第一份工程数据,JPL在4月22日写道。

科学数据是分阶段恢复的。NASA在5月22日的文章说,5月17日发出的指令恢复了等离子体波仪器和磁强计。它在6月13日的文章则把那条指令的日期写成5月19日,并说此时四台仪器都已回传可用的数据。每条指令需要约23小时才能抵达探测器,NASA五月的文章说,团队等了将近两天,才确认指令已经生效。

每年四瓦

每艘旅行者号都带有三台放射性同位素发电机,JPL说,它们把钚衰变产生的热转化为电。据NASA的旅行者1号页面,发射时每台发电机约产生158瓦。JPL在2025年3月5日的新闻稿说,每艘探测器如今每年损失约4瓦的功率,并说如果不关掉仪器,探测器在任务被宣告结束之前,“只剩下几个月的电力”。那篇稿件还说,工程师认为每艘探测器上至少有一台仪器可以运转到2030年代,而没有预料到的问题可能会缩短这个时间。

关机的顺序是多年前就商定好的。NASA的表格给出的日期是:旅行者2号的等离子体科学仪器在2024年9月26日关闭,旅行者1号的宇宙射线子系统在2025年2月25日,旅行者2号的低能带电粒子仪器在2025年3月24日,旅行者1号的同一台仪器在2026年4月17日。NASA说,2026年2月27日一次例行的滚转机动中,旅行者1号的电力出人意料地下降,使探测器面临自动关机的风险,而那样的状态更难恢复。一台转动传感器的小电机仍保持通电,耗电0.5瓦,这样一旦电力允许,这台仪器还能重新启动。

这样,旅行者1号剩下一台等离子体波仪器和一台磁强计。旅行者2号则有这两台,再加宇宙射线子系统。2026年8月4日,NASA介绍了工程师称为旅行者2号“大爆炸”(Big Bang)的一套程序:关掉一些耗电大的设备,同时换用耗电较低的替代设备,并让探测器保持足够的温度以便工作。没有这套程序,旅行者2号的另一台仪器就得在2026年底之前关闭。文章说,靠这项节电措施,三台仪器应该至少再运转一年,团队计划在今后几个月里对旅行者1号做同样的改动。

金唱片里有什么

每艘旅行者号都带有一张12英寸的镀金唱片,装在铝制封套里,配有唱头和唱针,以及说明如何播放的符号。NASA说,内容由康奈尔大学的卡尔·萨根领导的委员会挑选,萨根指出,只有星际空间里存在先进的航天文明,这张唱片才会被播放。

唱片里有115幅图像,以模拟形式编码。唱片中还有55种语言的问候语,从大约六千年前苏美尔人说的阿卡德语,到现代汉语方言吴语。其中有孟加拉语、古吉拉特语、印地语、卡纳达语、马拉地语、奥里亚语、旁遮普语、拉贾斯坦语、泰卢固语和乌尔都语。英语的问候语是“来自地球上的孩子们的问候。”

唱片还收录了自然的声音(海浪、风、雷声、鸟鸣、鲸歌),卡特总统和联合国秘书长瓦尔德海姆的书面致辞,以及27首乐曲。其中有巴赫、莫扎特和贝多芬,查克·贝里的《Johnny B. Goode》,盲人威利·约翰逊的《Dark Was the Night》,以及苏尔什里·凯萨尔·拜·凯尔卡尔演唱的一首3分30秒的拉格《Jaat Kahan Ho》。NASA称这些音乐是一份90分钟的选集,而按我们的加总,它表格里的各段时长合计为1小时27分16秒。

一光日有多远

光从太阳到地球需要8分20秒,NASA给出的地球到火星是3到22分钟,取决于两颗行星所处的位置。印度的火星轨道器一直在这个范围内工作,直到2022年失去联系。NASA的另一项任务,詹姆斯·韦布空间望远镜,位于约150万公里之外。旅行者2号在1989年抵达的海王星,平均距离是4光时10分。

用NASA给出的一光日数字25,902,068,356公里去除,大约是173个天文单位,一个天文单位就是地球到太阳的距离。NASA的旅行者1号任务页面(2026年10月8日读取)仍然保留着一个较旧的数字,即2024年8月21日的164.7个天文单位。无论是该页面,还是最后更新于2026年10月2日的一光日页面,都没有给出任何一艘探测器的实时距离。一光日页面说,旅行者1号走到一光日,将用去49年2个月11天,而旅行者2号预计在2035年11月到达同样的距离。

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资料来源与延伸阅读

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