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旅行者1号36年孤独飞行

2016年10月29日
   

北京时间2013年9月13日凌晨2:00,NASA通过新闻发布会正式确认,旅行者1号已经飞出太阳系,进入星际空间。它是历史上首次进入星际空间的人造飞行器。

    “旅行者”该项目负责人爱德华・斯通相当激动,“这个成就如同人类第一次完成环球航行,或者第一次踏足月球表面一样。”他说道。

    “旅行者1号”于1977年9月5日发射,在经历长达36年的漫长旅行之后,终于脱离了太阳系(确切的说,飞离太阳系的准确时间是在2012年的8月25前后,而这个信息由NASA在近期,分析旅行者1号传回的数据信息中得以确认)。飞向更加深邃的深层空间,这是人类之前从未涉足的领域。一旦飞出太阳系,人类便可借助“旅行者1”号的眼睛首次从太阳系外观察地球。这项始于36年前的太空探索,可以说是史无前例,并且,即使是现在的更高科技水平,也未必能有如此壮举,因为“旅行者1号”需要的天时比技术更难得。

176年一遇的发射机会

    “旅行者1号”在1977年9月5日于NASA佛罗里达州卡纳维拉尔角基地发射升空,搭载它的是一枚泰坦3号E半人马座火箭。

  这次任务经过精心策划,NASA特别选择了176年一遇的行星几何排列时机进行发射,这意味着旅行者1号只需要极其少量燃料用作航道修正,其余时间均可以借助各个行星的“引力”加速,这样的设计极大的减少了飞船对动力的需求,以一艘飞船就能造访四颗气体行星:木星、土星、天王星及海王星。旅行者1号和2号就是为此而设计,它们的发射时间经过计算,以便充分利用这次机会。拜这次机会所赐,两艘飞船只需要用上12年的时间就能造访四个行星,而非一般的30年时间。

    延伸阅读:旅行者2号于是一艘于1977年8月20日发射的无人宇宙飞船。它与其姊妹船旅行者1号基本上设计相同。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,藉此在1981年的时候透过土星的引力加速飞往天王星和海王星。

    按现在的标准来看,“旅行者1号”的电子系统只能算古董级别。它的主计算机采用Intel 4004处理器,运行频率0.108MHz,主内存只有68KB,同时还携带着磁带录音机等“上个世纪”的设备,现在随便一台智能手机的处理能力就超过“旅行者1号”数万倍。但正是靠着这些简单的电子元件,“旅行者1号”默默的工作了36年,飞跃了整个太阳系,传回无数珍贵资料。我们跟随它一起,再次感受这趟人类发明最为长途的旅程。

1979年1月,旅行者1号抵达木星轨道,开始对木星进行拍摄。1979年3月5日,它获得最佳拍摄时机,离木星只有349000公里。旅行者1号搭载了当时最好的摄像机和镜头,在近距离对木星进行了大量拍摄,48小时内,木星的卫星、环、磁场以及辐射带高分辨率照片尽收眼底,这也是人类第一次对木星进行高分辨率解读,整个拍摄过程在同年4月完成。

    旅行者1号和2号对木星及其卫星作出了不少重要发现,像它的卫星、辐射带以及发现木星竟有前所未见的行星环。最令人惊讶的是在木卫一上发现了火山活动――这是在地球上从未观察到的。

    造访土星:首次观测到土卫六大气层

    在顺利地借助了木星的引力后,旅行者1号继续朝土星的方向进发。1980年11月,旅行者1号掠过土星,11月12日最接近土星,距离土星最高云层 124000公里以内。如此近距离的观测让旅行者1号又有了惊人发现,它探测到了土星环的复杂结构,并对土星的卫星――土六上的大气层进行了观测,结果发现了土卫六拥有浓密的大气层,且成飞相当复杂,控制人员最终决定了让旅行者1号驶近土卫六进行研究,并随之终止了它继续探访其余两颗行星。结果,造访天王星和海王星的任务只得交予旅行者2号。

电力供应只能持续到2020年

    靠近土卫六的决定使旅行者1号受到了额外引力影响,最终离开了黄道,终止它的探索行星任务,NASA转而为其安排了“星际探索任务”,即飞出太阳系,进军深层空间。科学家估计,旅行者1号的电池能提供足够电力至2020年。从2007年开始,仪器将逐一因电力有限而停止运作;到2020年,开始关闭科学仪器;2025年以后,预计将没有足够电力供应任何单一的仪器。

    在过去的36年里,旅行者1号在自己和太阳之间拉出了一道111亿英里的距离,它在太空中移动的速度能达到11英里每秒。这是一个如此遥远的距离,从旅行者一号向地球发送信息,地球控制中心需要17个小时后才能收到无线电的回音。

    2005年5月,NASA宣布“旅行者1号”已经在2004年12月越过“星际介质”,进入日鞘。日鞘是太阳系外面的边界,分布在太阳风创造出的气泡边缘。

    通过使用旅行者1号上的低能带电粒子仪,科学家们能够测算出太阳风是如何“轻拂”过旅行者1号的表面的,以及它的方向变化。太阳风的压力和从星际介质进入的高能电子的压力能量相抵消的地方,被称作太阳风层顶(或者“日鞘”)。简单来说,你可以将日鞘认为是太阳系的尽头,和星际空间开始的地方。

    2013年9月13日凌晨,NASA宣布,旅行者1号终于摆脱了太阳系引力的束缚,飞向了更加广漠的星际空间。NASA验证的方式是借助上文中所说的低能带电粒子仪。2012年8月25日,这艘质量为0.77吨的探测器遭受到的宇宙射线水平出现了明显增加,高能粒子的探测结果说明它跨越了一个“明确的边界”,就此,NASA科学家得出结论:旅行者一号已在去年飞出了太阳系。

文明的传递大使

    据NASA介绍,“旅行者1号”除了科学勘探任务,还是人类文明的“传递大使”。飞船上携带了一张铜质磁盘唱片,有12英寸厚,镀金表面,内藏留声机针,115幅图像,以及多种大自然的声音。包括滑浪、风、雷以及包括鸟鸣及鲸鱼的歌声在内的动物叫声等。同时,还有55种人类语言录制的问候语和各类音乐,旨在向“外星人”表达人类的问候。55种人类语言中包括了古代美索不达米亚阿卡得语等非 常冷僻的语言,以及四种中国的方言(国语、粤语、闽南语、吴语)。问候语为:“行星地球的孩子(向你们)问好”。

    唱片中还包括90分钟的声乐集锦,主要包括地球自然界的各种声音以及27首世界名曲,其中有中国古琴曲《流水》、莫扎特的《魔笛》和日本的尺八曲等。NASA希望它们能向可能的外星生命传递人类的问候。

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