“旅行者”号 跨越36年的探索之梦

雾都小小

人类对浩渺宇宙的好奇心似乎是一种本能，自打出生之日就如影随形、难以磨灭。一代一代的科学家，更是从未放弃过对充满未知的星辰大海那孜孜不倦的探索。当2013年旅行者1号以一种孤独的姿态顺利闯出太阳系时，不禁让人在额手相庆的同时唏嘘不已—这位“70后”的老伙计正式宣告成为有史以来距地球最远的人造物体，它也代表了人类与宇宙星际空间的第一次亲密接触。这次壮举所代表的意义，与麦哲伦第一次环球航行或者阿姆斯特朗第一次踏上月球的伟大时刻相比毫不逊色。而光芒背后，“旅行者”航天器究竟是怎样的存在呢？不妨跟随小编的脚步，一起来认识这位孤独的行者，和它一同发现更大的世界。

行走了187亿公里的孤独行者

1977年，美国太空总署借着获得了空前成功的“水手号计划”的余温，计划对更远的几颗行星展开发现之旅。此间刚巧又碰上了176年一遇的行星几何排列，利用当时的新技术就可以借助各个行星的引力展开加速，这样一来航天器只需要少量燃料进行航道修正，便能造访太阳系里的四颗气态行星：木星、土星、天王星及海王星。

如此天时地利人和的机会，科学家当然不愿意错过，两艘“姊妹船”旅行者1号及2号就是为此而设计。亦拜这次机会所赐，在计划中两艘航天器只需要用上12年的时间就能造访四个行星，而非一般的30年时间。

1977年9月5日，旅行者1号搭载在泰坦3号E半人马座火箭中，从佛罗里达州的卡纳维拉尔角缓缓升空。虽然贵为“1号”，但其实它要比同年8月20日出发的旅行者2号晚了两周时间。

在依次拜访了木星和土星，并拍下了许多珍贵的照片后，土卫六（土星的六号卫星）拥有的浓密大气层引起了科学家的注意，喷气推进实验室的控制人员最终决定让旅行者1号驶近土卫六以进行研究。这次靠近土卫六的决定使航天器受到了额外的引力影响，最终使航天器离开了黄道，随之终止了它继续探访其余两颗行星的计划。

不过旅行者1号还有另一个任务，这个任务延续至今：探索太阳系的外层空间。事实上，早在去年八月份便不断有“旅行者1号”已经到达太阳系边界，甚至飞出太阳系的说法，但美国宇航局始终未承认。直到最近，美国航空航天局的科学家才首次确认，旅行者1号已经穿过太阳圈的等离子体，进入到星际空间，也是天文学家所说的“星际介质”（Interstellar medium）—在这一片区域里到底有什么？天文学家又是如何得知旅行者1号“冲出太阳系”的呢？

旅行者号的星际使命

在提到星际介质（或者叫“ISM”）之前，我们先说说旅行者1号都去过哪些地方。自1977年被发射之后，旅行者1号就一直在逃离太阳风层（Heliosphere，也被称作“日球层”）。所谓的太阳风层，就是太阳系内一个被太阳风流主导的带电区域，充满了由太阳释放的亚原子微粒。包裹在太阳周围的一个由炽热的高能粒子构成的气泡，而星际介质就是处在“太阳风宇宙泡泡”外层的物质。

对天文略感兴趣的朋友想必对半人马座阿尔法星并不陌生，它是最接近我们的恒星系统，离地球有4光年—这段距离是旅行者1号在过去36年间走过的距离的几千倍，星际介质说白了就是在各个恒星系统的边缘分布的物质。

旅行者1号的大小与一辆紧凑型汽车相当，上面携带有研究磁场、宇宙射线和太阳风的设备，并通过它们向地球发回数据。去年，监控旅行者1号的科学家注意到一些奇怪的现象：太阳发射的带电粒子突然间消失了，这预示着旅行者1号可能接近突破太阳圈边界。与此同时，科学家还探测到来自太阳系外的银河系宇宙射线出现峰值。

由于磁场线的方向没有出现可探测的改变，研究团队推测这艘已经离我们十分遥远的探测器还在太阳圈的范围内。旅行者号科学团队耐心地等待着磁场方向的变化，认为这将是旅行者1号穿越太阳圈边界的关键标志。然而在去年春季，一场突如其来的太阳风暴使旅行者1号周围的空间产生了“回响”，促使科学家确定旅行者1号在去年8月份已经穿过了太阳圈的边界。

最新测量数据显示，飞船周围等离子体的密度已与理论预言的星际介质密度相符。根据这些数据，研究人员表示，旅行者1号大约是在2012年8月25日前后，抵达这片从来没有被探索过的寒冷的星际空间的。

旅行者号团队的科学家，来自爱荷华大学的唐·格尼特说：“用了十秒钟的时间，我们终于意识到已经进入了星际空间。”格尼特主持了这项研究，并将研究结果在线发表在《科学》杂志上。

接下来，旅行者1号将面临一个全新的环境，它需要对其中从未接触过的粒子，以及其他现象进行探索。旅行者号任务的首席科学家，来自美国航空航天局喷气推进实验室的爱德华·斯通（Ed Stone）说：“这是一个里程碑，同时也是新旅程的开始。”

烈士暮年，壮心不已

从旅行者1号和2号发射至今，已经过去了36年的时间，这两颗探测器还在继续着向着未知的空间前行。1号利用土星作为“引力弹弓”，获得加速越过了冥王星。2号继续前往探索天王星和海王星，成为唯一探访这些行星的探测器。目前，这两艘探测器的共同任务是探索太阳影响范围最边缘的区域，以及边界以外星际空间中的各种粒子和其他现象。

旅行者1号正在以每年3.5天文单位（AU，1AU相当于地月平均距离149 597 870 700米）速度离开太阳系，方向是与黄道平面成35度夹角向北，大体是太阳向点（Solar Apex）的方向（太阳相对于附近恒星的运动方向）。旅行者1号离开太阳系后将向着蛇夫座的方向飞去。到公元40 272年（距今38 259年后），旅行者1号将到达距离小熊座一颗模糊恒星（称为AC+79 3888）1.7光年的地方。

旅行者2号正以每年3.1天文单位的速度离开太阳系，方向与黄道平面成48度夹角向南，朝射手座和孔雀座的方向飞去。在大约4万年后，旅行者2号将到达距离一颗名为Ross 248的恒星1.7光年的位置，这颗小型恒星位于仙女座。

“旅行者”发射于遥远的1977年，它为什么能够工作这么久的时间呢？答案就是它搭载的钚238核能电池，旅行者1号和2号上面的磁场和粒子探测设备还能工作到2020年。在旅行者1号的扫描平台上，只有紫外线探测设备还在反馈数据，尽管通过这些数据并不能辨别出太阳圈和星际空间，美国航空航天局（NASA）也已经没有资助有关这一设备的任何科学团队。放射性同位素热电发电机每年产生的功率不到4瓦，因此科学家需要确定哪种设备是传回太阳圈和星际空间关键数据的优先设备。目前，加热器等其他一些航天器设备已经被关闭。到2020年，由于电能有限，旅行者号的引擎将开始逐一关闭剩余的各项设备。科学家预计，最后一个科学设备将工作到2025年。

在2025年以后，我们就将收不到有关的科学数据，但旅行者号的工程数据还将在之后几年中继续传回。旅行者1号和2号或许可以在2036年左右成为深空网络（Deep Space Network）的一部分，这需要取决于它们还保存有多少电能，即是否还能向地球传回数据。

结语

旅行者1号已经大胆闯入了先前没有任何探测器到过的地方，取得了科学编年史上最重要的一项技术成就。随着它驶入星际空间，人类的科学梦想和科学事业又掀开了新一页篇章。或许未来会有深空探险家能够追上旅行者1号（尽管目前的技术来看，这几乎是不可能的），缅怀我们的首位星际特使，缅怀这艘无畏的飞船如何帮助他们实现了未来……