艰难的决定迫在眉睫,因为旅行者号只会继续前进...

2019-07-25     量子科学论

旅行者号探测器在发射42年后至今仍在运行,美国宇航局最近宣布了一项计划,让这些勇敢的太空旅行者继续它们的太阳系外之旅。然而,随着两艘探测器各自动力的持续衰减,关于人类有史以来旅行最远的探测器的未来,需要尽快做出艰难的决定

自从发射以来,这两名机器探险者已经传回了前所未有的科学成果,在离开地球40多年后,他们仍然在发回数据。现在,它们是第一个飞出我们星系家园的飞船,远远超过了它们最初的设计使命。

艺术家的概念之一,旅行者探测器进入外太阳系未知区域。

美国宇航局喷气推进实验室旅行者项目经理苏珊娜·多德说:“事实证明旅行者号上的仪器如此坚固耐用,真的让人感到意外。我们为它们经受住了时间的考验而感到自豪。宇宙飞船的长寿命意味着我们要面对之前从未想过会遇到的情况。我们将继续探索我们拥有的每一个选择,以便让旅行者号尽可能地做最好的科学研究。”


漫长而曲折的道路

1977年从地球发射的这两艘探测器,已经完成了有史以来人类航天器在太空深处的最长旅程。但是,随着时间的推移,它们的电力供应正在慢慢枯竭,能为探测器提供的电力越来越少。这意味着科学家们需要做出一些艰难的决定,决定哪些仪器和推进器应该保持工作状态,哪些应该关闭以保持电力。

目前旅行者2号的状况比旅行者1号稍微要好一点,这意味着NASA在决定旅行者1号上的仪器运行状况之前,必须先对2号飞船先做出决定。因为旅行者2号多了额外的仪器在消耗能量,预计能量储备将会比1号探测器更快的耗尽。

“旅行者2号”上的CRS读数清楚地显示出飞船离开日光层进入星际空间的位置。

2018年11月,旅行者2号离开了日球层,这是一个由来自太阳的电离粒子组成的保护性气泡。这个区域通常被称为太阳风层顶,被划分为太阳系与星际空间的边界。旅行者1号早在2012年8月就通过了这一区域。


寒冷的遭遇

宇宙射线子系统(CRS宇宙射线探测器)是揭示旅行者2号到达太阳系外部极限的仪器之一。旅行者1号上的CRS在1990年远在它到达太阳系的外部边缘之前就失效了。

在与土星相遇后,这两艘旅行者号探测器在太阳系中各走了截然不同的路线。它们目前正在代表人类首次探索星际空间。

虽然宇宙空间温度低至-270.15℃,旅行者2号上的耐寒CRS仍在加热器加热后的-59℃的低温下向地面科学家发回了数据。在发射前,该设备只测试了零下45摄氏度(零下49华氏度)的温度。

自从离开日球层顶以来,旅行者号探测器一直是人类在太阳系之外的第一批探索者。测量了来自银河宇宙深处的高能射线和其他星系之间的能量流。

NASA称:“探测器探索的环境比以往任何时候都更寒冷、更危险,但旅行者号仍在继续探索和测量星际介质,这是一种气体、等离子体和粒子的大杂烩。”

旅行者2号仍然有三个活跃的仪器,包括两个用来测量来自太阳等离子体(带有自由流动电子的电离气体)的探测器,以及一个用来测量磁场的磁力仪。

由于CRS提供给科学家的星际空间数据少于带电粒子探测器,宇宙射线探测器的加热器首先被关闭,以节省能源。

旅行者号是由三个放射性同位素热电发生器(RTGs)提供动力,从钚238的衰变中产生热量。随着时间的推移,系统所提供的能量每年减少约4瓦。今天,RTGs只能产生发射时提供的60%的能量,这限制了能够保持工作仪器的数量。

工程师们密切关注航天器上的温度,以防止在太阳系边缘时,关键系统发生故障。例如,如果燃料管道冻结,推进器将无法工作,探险者将无法调整姿态与地球对接,通讯将会中断。

随着时间的推移,目前使用的推进器也开始失去动力,需要工程师们启动另一组推进器。该系统被称为轨迹修正机动推进器,自1980年以来首次于2017年在旅行者1号上重新启动。旅行者2号上的这些推进器自1989年以来就没有使用过,但在2019年7月重新启用

2019年,前喷气推进实验室主任爱德华·斯通站在旅行者号宇宙飞船模型前。

“两个旅行者号探测器都在每时每刻都在探索人类从未到达的地区,所以每一天都是一个新发现的日子,旅行者号将继续用关于深空的新见解给我们带来惊喜”加州理工学院的旅行者号项目科学家艾德·斯通说。


旅行者号上的问候

每一艘飞船都携带着一张金色的明信片,用来迎接和问候未来某一天遇到旅行者号的外星人。这个时间胶囊里配有一个播放器和播放说明,是用55种语言说的问候语,从古代阿卡德语到现代汉语方言吴语。唱片中还包括90分钟的音乐,包括巴赫,一首来自秘鲁的婚礼歌曲以及查克·贝瑞的约翰尼·古德和中国的高山流水。唱片的封面包括播放指令和一张基于脉冲星位置的地图,向外星人展示了在未来如何找到我们的家园。

航行者号金色唱片的封面

旅行者号宇宙飞船现在距离地球超过了180亿公里。这两艘宇宙飞船正在穿越未知的领域,继续向我们传送来自太空深处辐射和能量的性质,这些知识对我们了解宇宙至关重要。

2024年,美国宇航局计划发射星际测绘和加速探测器(IMAP),这将补充和扩大旅行者号宇宙飞船已经完成的科学研究。

文章来源: https://twgreatdaily.com/zh-hans/JNA9L2wB8g2yegND_Vzc.html