原创 致敬人类最远的使者,她并没有失联,只是已经精疲力竭
创始人
2025-11-22 14:21:38
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看了这个标题,爱好科学的人们大致都知道指的是谁了。是的,今天要说的就是她,时空通讯已经多次介绍过的旅行者1号。之所以今天又提起她,起因于一个令人震惊的消息:旅行者1号已经永久的失联了。

看到几篇发布这个消息的文章,称2025年11月12日,旅行者1号传回的信号变成一条直线,就像人类的心脏停止了跳动,这一刻停留在北京时间17时34分21秒(美国时间5时34分21秒),此时旅行者1号距离地球253.9亿公里。又说NASA(美国航空航天局)表示,旅行者1号不是像从前只是由于故障短暂失去联系,此次为永久失联。

由此,许多人黯然神伤,予以追思。但我反复求证,这个消息似乎是个假消息,并没有得到NASA证实。我查了NASA网站有关旅行者一号的网页,飞行信息依然在更新,也就是说她的心脏依然在跳动。

不过,NASA的工程师们对她的控制已经鞭长莫及了,其“生命”的体征也十分微弱了。因为这艘设计寿命只有5年的航天器,已经在太空孤独运行了48年多了,的确身心疲惫到了极点,能量即将枯竭,很快就无法再驱动任何仪器运行了。

离殇在即,让我们重温一下她的生平,以此寄托追思。

旅行者1号自从横空出世,就带给了人类一个又一个的惊喜与震撼,让人们对宇宙天体的认知不断翻新。

“备孕”8年才受“孕”

旅行者号的“受孕”起因偶然,启发于一位叫Gary Flandro的加州理工学院的博士生的偶然发现。1964到1965年间, Gary Flandro 经计算发现在1970年代末至1980年代初,太阳系四大行星木星、土星、天王星、海王星将会形成“四星连珠”,这种罕见的天文现象176年才会出现一次,如果能够利用这种机会发射探测器,就可以利用这些连成一线的行星“引力弹弓效应”探索多颗行星。

这个发现引起了NASA的高度关注和重视,由此提出了一个"行星壮游"(Grand Tour)的项目,计划发射 4 艘探测器探索全部外行星。但因预算过高被否决。NASA又提出了"水手木星 / 土星 1977"(Mariner Jupiter/Saturn 1977) 项目,这个项目于1972年这被正式获批,简称 MJS。

项目交由 NASA 喷气推进实验室 (JPL) 实施,项目经理为John R. Casan,首席科学家为Edward C. Stone ,包括科学家、工程技术人员的项目团队在1972年底开始组建。至此,可视为备孕8年的项目成功受孕,这就是旅行者号探测器任务的开端。

从1973年到1977年8月,MJS项目历时4年8个月“孕期”

1973 年,JPL 开始了两艘几乎一样的姊妹探测器全面设计与制造,项目进入实质阶段。MJS项目的核心设计理念有两点:第一,技术基础基于水手号探测器平台,并借鉴先驱者10号的经验,采用了三轴稳定系统,提高了指向的精度和观测灵活性;第二,在能源、通讯、防辐射等方面采用了关键创新技术。

这些技术包括:利用钚-238衰变产热发电,确保在远离太阳时能够产生足够的电力;通讯系统配备3.7米高增益天线,能够在数十亿公里外与地球保持联系,传输速率可达160比特/s;针对木星强辐射环境,采用了特殊屏蔽和电子元件加固技术。

1973-1974,完成了系统设计与硬件制造,包括确定了整体架构,进入详细设计;选定了科学仪器,确定11种科学实验设备,包括成像系统、光谱仪等;完成了结构与热控,钛合金框架和多层隔热系统设计定型。

1975-1976:进行了严格测试与验证,进行了三个层次的严格测试。

1、组件级和仪器单独测试。确保探测器搭载的仪器组件能够在极端温度 (-270℃至 120℃) 和振动环境下正常工作,并能够耐受高强度辐射,通过了模拟木星附近环境(剂量达 10^6 拉德)的辐射测试。

2、系统集成测试。完成探测器整体组装,开始系统测试模拟深空环境的热真空测试,验证热控系统有效性通信系统与 NASA 深空网络 (DSN) 联调,确保数据传输稳定NASA

3、全系统验证。完成子系统、系统设计、系统验证等系列测试,准备出厂前最后检查。

4、系统集成测试。完成探测器整体组装,开始系统测试模拟深空环境的热真空测试,验证热控系统有效性通信系统与 NASA 深空网络 (DSN) 联调,确保数据传输稳定。

至此,怀胎足月的旅行者1号进入待产。

1977年1月,探测器运抵发射场,与泰坦 - 半人马火箭在佛罗里达州卡纳维拉尔角 LC-41 发射台组装;

1977年3月7日,NASA 局长 James C. Fletcher 宣布将 MJS 探测器更名为 "旅行者 1 号" 和 "旅行者 2 号",该项目正式脱离水手系列。现在待产的旅行者1号终于正名了,即将成为人类航天史上一颗璀璨的新星;同时,模拟了完整的发射流程,验证所有系统响应,完成了发射序列测试;

1977年6月,含有丰富地球信息的镀金唱片被固定在探测器侧面,并附有唱针和使用说明;

1977年7月,为确保发射后的指向精度,对控制系统进行了最后的微调校准。

1977年8月,火箭开始装载推进剂,燃料加注完成,火箭和探测器进入待命状态。

横空出世,成果丰硕,成为首艘进入星际空间的人造天体

前面说了,旅行者号探测器实际上是1号和2号两艘几乎一样的探测器,因此完全可称为姊妹探测器。但她们行进的路线和未来飞出太阳系的方向不一样,速度也略有差别。事实上,妹妹旅行者2号还先行一步,于1977年8月20日就发射升空了,而姐姐1号1977年9月5日才发射升空,但老大就是老大,仅仅48天后就超越了老二。

两姊妹各自行进在不同路线,探测发回的考察数据和图片同样精彩绝伦,老二和老大一样,考察了木星和土星,还考察了老大没靠近的天王星和海王星,因此,其速度就慢了一截,最终达到每秒15km,渐渐与老大拉开了差距。

这对双胞胎探测器发射质量都是815千克,燃料消耗完后的质量为722千克,全身展开最大尺寸为8.6米,由高增益天线、核电池、电子仪器舱、射电与等离子体波天线和多种空间探测仪器组成。

搭载的科学仪器也一样,都为11种,包括分辨率达 160km的成像系统 (ISS)窄角 / 广角双相机、分析大气成分与温度分布的红外干涉光谱仪 (IRIS)、测量高层大气特性的紫外光谱仪(UVS)、测量行星磁场与星际磁场的三轴磁通门磁强计(MAG)、研究行星磁层与太阳风相互作用的等离子体波系统(PLS)、分析太空中带电粒子分布的低能带电粒子探测器(LECP)、探测高能宇宙辐射的宇宙射线系统(CRS)、研究行星无线电发射的行星射电天文试验系统(PRA)等。

本文不展开阐述老二,只说老大。旅行者1号飞天后,对太阳系以及深空探索取得的里程碑级别贡献大致有:

1、1979年3月飞跃木星,首次清晰的拍摄了木星的大红斑细节,证实其是持续存在的巨大风暴;发现木卫一存在活跃火山活动,是人类首次在地外发现活火山;探测发回木星磁层的强辐射带等关键数据;新发现木星卫星2颗;利用木星引力弹弓效应,将飞行速度从10.32km/s提升到14.45km/s。

2、1980年11月飞跃土星,传回的高分辨率图像让人类首次看清土星环面貌,发现土星环并非单一结构,而是由数千条细环组成;发现土卫六拥有浓密大气层;新发现土星卫星5颗;利用土星引力弹弓效应,将速度提升到约17km/s,并调整了飞行轨道,目标由原定在太阳系内探索改为飞出太阳系。

3、1990 年2月14日,在飞离地球64亿公里的科伊伯带,根据地球指令倒转镜头回眸一瞥,拍下了一张地球家园的照片,承载着80亿人口以及无数生命的地球,在灰蒙蒙的太空背景中只有0.12个像素,被称为“暗淡蓝点”。其之所以惊世骇俗,就是让人类真切地感受到地球乃至人类,在浩瀚的宇宙中有多么渺小。

基于旅行者1号拍摄的照片,科学家们拼接出了一张太阳系全家福,是人类首次从太阳系外部视角,完整记录所有行星的分布状态,直观呈现了太阳系的整体结构。由于水星、火星太小,难以在照片中呈现,其余6颗行星放大后才得以呈现。

4、2012年8月25日,旅行者1号穿越太阳风层顶,也就是太阳风(太阳发出的带电粒子)影响的最远处,标志着人类首次直接探测太阳系边界 。之后,旅行者1号越来越多的接收到来自太阳系外的星际粒子,成为首个率先接触和了解太阳系以外世界的人造天体,也让人类开始真切感受太阳系以外的世界。

5、旅行者1号携带一张内容丰富的金色唱片,其中收录了地球自然界海浪、风声、雷声、鸟鸣、动物叫声,以及人类的脚步声、心跳、笑声等生命迹象,人类55种语言问候声(包括4种中国语言)、27首世界各地有代表性的音乐(包括中国的《高山流水》)、115幅影像等等。这是人类文明向地外文明发出的“名片”,希望在浩瀚无垠的宇宙深处找到知音。

6、2025年3月,NASA的工程师们向在距离250亿公里深空匆匆前行的旅行者1号发出指令,要求其启动已经罢工、沉寂了20年的主引擎。她接收到了微弱的信号,忠实的执行了指令,成功唤醒了主引擎,加热升温提升了即将枯竭的能量,延长了部分科学仪器的寿命。

此时,光速传递的信号一来一回需要46个多小时。

7、旅行者1号的X波段主发射机固定发射功率只有23瓦,经过250亿公里的传输距离,抵达地球时功率只有10^-16瓦,已经远低于宇宙背景辐射噪音,强度只相当手机待机电磁噪音的千分之一。旅行者1号3.7米的高增益天线能够将微弱信号从250亿公里外精准地传回地球,并被深空网络(DSN)捕获放大,从各种噪音中过滤解析分离出来,不得不说这是人类迄今最牛比的深空导航与深空通讯的奇迹。

总之,旅行者1号48年的太空历程给予了人类太多的震撼,她传回了太阳系空间天体等方面的图像3.3万多张,还发送回来行星与卫星的大气、磁场、磁层,以及星际空间的粒子、等离子体等多类关键数据,极大丰富了人类对太阳系及星际空间的认知和研究。

现在她依然按照人类的指令,向着蛇夫座方位前行。

在太空环境下,她几乎可以在宇宙空间无限的漂泊下去。300年后,她将抵达奥尔特云内缘,这是围绕着太阳系的一个假想的彗星聚集带,其厚度至少有1光年。17000年后,她才可能飞出这个范围,同时完全摆脱太阳引力控制。

约40000年之后,旅行者1号将经过Gliese445,这是一颗质量仅为太阳三分之一的红矮星,也被称为AC+793888,目前距离我们17.6光年,由于天体运动,未来40000年间它将成为距离我们最近的一颗太阳系之外恒星,只有3.45光年,而旅行者1号将在距离其1.7光年的地方掠过。

约8万年后,旅行者1号将掠过目前距离我们最近的比邻星,届时,它与我们的距离将从现在4.22光年变成约7光年;在约 30.3 万年后,她将接近另一颗恒星TYC3135-52-1,掠过时的距离约为 0.965 光年。

相对广袤的宇宙,旅行者1号17km/s的速度还是太慢了,10亿年后,她也才飞出56.6光年,而银河系半径就有10万光年,太阳系到银心有2.6万光年。

值得一提的是,她与小妹旅行者2号飞出太阳系的方向几乎相反,她将一往无前的朝着银心方向飞去,而小妹则向着银河系边缘飞去。小妹现在距离我们约200亿千米,也已经飞出了太阳风顶层,进入了星际空间。

两姊妹都带着一摸一样的金色唱片,唱片的封套上有一小块高纯度铀238,由于已知其衰变成钚239的半衰期为41.7亿年,因此,如果遇到具有相应智慧的“外星人”,通过分析研究,就会知道这两姊妹的来历,以及在太空中旅行的时间。而那张镀金唱片,在太空环境即便过了10亿年也还会保持如新,通过唱针解析,“外星人”就能够看到栩栩如生充满生机的地球影像,听到人类和各种动物的欢声笑语。

但那时,地球或许早已沧海桑田海枯石烂,人类要么早已变成全新物种不知所踪,要么早已灭绝,而旅行者号这对双胞胎姊妹还在忠实地向“外星人”诉说着人类的故事,诉说着宇宙中曾经有过这样一段璀璨的文明。由此,她们或许成为人类文明最终墓碑。

由此,衷心祝愿她们一路走好。

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