1977年8月20日,美国卡纳维拉尔角,一枚泰坦-半人马座火箭腾空而起。它搭载的探测器重721.9kg,展开后像一只拖着细长天线的蜻蜓。当初,NASA给它的设计寿命只有五年,它就是旅行者2号探测器。
49年后的今天,这台探测器还在宇宙中旅行。它已经越过了太阳系边缘,距离地球两百多亿公里,以每秒十几公里的速度奔向更深的星际空间。它的电力来自一组核电池——三台放射性同位素热电发生器(RTG)——而这些电池,快要耗尽了。
2026年8月4日,NASA喷气推进实验室(JPL)完成了一项代号为“大爆炸”的工程,目的是为这台机器续上一年的寿命。这场浪漫又注定悲壮的宇宙之旅,会延续到何时?
旅行者号概念图(图片来源:NASA/JPL-Caltech) 编辑
旅行者2号靠什么飞了49年?
答案不是太阳能。在距离太阳两百多亿公里的地方,阳光已经微弱到几乎可以忽略。它靠的是核电池,学名放射性同位素热电发生器(RTG),一共装载三台。
这套装置的原理并不复杂:钚元素持续衰变,释放热量,热量再被转化成电能。整个过程没有化学反应,也没有可充可换的电池芯,只有一种元素,按自己的节奏稳定地走向衰竭。随着钚每消耗一点,发电量就会少一点。两台旅行者号探测器,每年会损失大约4瓦的电力。
4瓦是什么概念?如今一部智能手机的充电功率,是这个数字的几十倍。而旅行者2号,就是靠这一点越来越微弱的电力,撑到了今天。
这三台核电池支撑它完成的,是人类航天史上少有的壮举。1977年出发时,旅行者2号和它的姊妹船旅行者1号,赶上了一个百年不遇的机会:木星、土星、天王星、海王星正处在约每175—176年才出现一次的几何排列上,两艘探测器可以借助行星的引力接力,一口气掠过四颗外行星。
旅行者2号是迄今为止唯一近距离探测过天王星和海王星的探测器。它传回的木星大红斑细节、土星环的纹理、海王星上的风暴,至今仍是科学家反复研究的对象。再后来,它飞出了太阳系——2018年,旅行者2号成为继旅行者1号之后,第二个进入星际空间的人类造物。
RTG核电池_PIA25782(图片来源:NASA/JPL-Caltech) 编辑
飞行的尽头,往往不是某次突然的故障,而是能源一点一点地枯竭。
每艘旅行者号出发时,都搭载了10台科学仪器。电力充足的时候,它们分工明确:有的测量磁场,有的计数宇宙射线,有的记录等离子体的密度和温度。其中一部分仪器,只在掠过行星的那几年真正用得上——木星、土星、天王星、海王星一一看过之后,它们就完成了使命,被陆续关闭。
真正棘手的是最近两年。自2024年起,持续下降的电力,迫使任务团队在每艘旅行者号上又各关掉了两台仪器。
以旅行者2号为例——2024年9月26日,它关掉了等离子体科学仪(PLS);2025年3月24日,又关掉了低能带电粒子仪(LECP)。两次关停之后,旅行者2号还在开机的科学仪器,只剩下了三台,它们各有用处:一台测量磁场,一台“倾听”星际空间的等离子体波,还有一台计数来自银河系深处的宇宙射线。
地面的飞行控制团队描述电力余量已经“薄得像刀刃”。每一次决定关闭哪台仪器,都是一次艰难的取舍——关掉一台,就意味着永久失去一种感知宇宙的能力。
如果不进行干预,摆在团队面前的将是一个明确的时间表:必须在2026年底之前,再关掉旅行者2号上的一台仪器。
JPL的工程师们显然想与旅行者号晚一点说再见,于是就有了“大爆炸”工程。
这个名字来自于操作的方式:把一组耗电设备同时关闭、同时换成低功耗的替代品,一步到位,而不是一台一台慢慢来。这种“一次完成”的做法,被工程师们比作宇宙大爆炸。
与此同时,团队还要保证飞船足够“暖和”——在深空环境里,仪器一旦被冻坏,省下来的电就失去了意义。温度与电力之间,需要反复权衡。
更难的是距离。给旅行者1号发一条指令,要飞23个小时才能抵达。地面上的工程师没法实时盯着操作,只能把每一步都想周全,一次性发过去。
目前计算的结果是,省出的电力能让旅行者2号剩下的3台仪器,至少再运行一年。
一年,对一台已经飞了49年的机器来说,只是它服役期的一个零头。但对地面团队而言,这意味着一整年的额外数据,来自星际空间的数据——那是除旅行者号外,人类探测器尚未抵达过的领域。
NASA还计划对旅行者1号实施同样的改造。旅行者1号的处境其实更紧迫:它如今距地球超过250亿公里,2026年2月的一次例行滚动机动中,电力意外下降;4月17日,团队关掉了它的低能带电粒子仪。现在,它只剩两台仪器还在工作——一台听等离子体波,一台测磁场。JPL的任务经理Kareem Badaruddin说:“关掉科学仪器不是任何人的首选,但这是眼下最好的选择。”改造预计在未来几个月内完成。
当然,续命并不意味着永生。钚-238的半衰期是87.7年,旅行者2号的发电能力每时每刻都在衰减。终有一天,旅行者号的所有科学仪器都会彻底关停,钚电池的能量会彻底耗尽,再也无法传回探测数据。
但这并非终点。它们不会返航,不会停歇,它们将带着镌刻人类文明印记的金唱片——收录着地球的声音、图像与文明记忆,继续以恒定速度奔赴更深的星际,据估计它们将在浩瀚宇宙中漂泊数万年,成为人类文明散落深空的永恒信物。
LECP低能带电粒子仪(图片来源:NASA/JPL-Caltech) 编辑