旅行者號探測器在發射42年後至今仍在運行,美國宇航局最近宣布了一項計劃,讓這些勇敢的太空旅行者繼續它們的太陽系外之旅。然而,隨著兩艘探測器各自動力的持續衰減,關於人類有史以來旅行最遠的探測器的未來,需要儘快做出艱難的決定。
自從發射以來,這兩名機器探險者已經傳回了前所未有的科學成果,在離開地球40多年後,他們仍然在發回數據。現在,它們是第一個飛出我們星系家園的飛船,遠遠超過了它們最初的設計使命。
藝術家的概念之一,旅行者探測器進入外太陽系未知區域。
美國宇航局噴氣推進實驗室旅行者項目經理蘇珊娜·多德說:「事實證明旅行者號上的儀器如此堅固耐用,真的讓人感到意外。我們為它們經受住了時間的考驗而感到自豪。宇宙飛船的長壽命意味著我們要面對之前從未想過會遇到的情況。我們將繼續探索我們擁有的每一個選擇,以便讓旅行者號儘可能地做最好的科學研究。」
漫長而曲折的道路
1977年從地球發射的這兩艘探測器,已經完成了有史以來人類太空飛行器在太空深處的最長旅程。但是,隨著時間的推移,它們的電力供應正在慢慢枯竭,能為探測器提供的電力越來越少。這意味著科學家們需要做出一些艱難的決定,決定哪些儀器和推進器應該保持工作狀態,哪些應該關閉以保持電力。
目前旅行者2號的狀況比旅行者1號稍微要好一點,這意味著NASA在決定旅行者1號上的儀器運行狀況之前,必須先對2號飛船先做出決定。因為旅行者2號多了額外的儀器在消耗能量,預計能量儲備將會比1號探測器更快的耗盡。
「旅行者2號」上的CRS讀數清楚地顯示出飛船離開日光層進入星際空間的位置。
2018年11月,旅行者2號離開了日球層,這是一個由來自太陽的電離粒子組成的保護性氣泡。這個區域通常被稱為太陽風層頂,被劃分為太陽系與星際空間的邊界。旅行者1號早在2012年8月就通過了這一區域。
寒冷的遭遇
宇宙射線子系統(CRS宇宙射線探測器)是揭示旅行者2號到達太陽系外部極限的儀器之一。旅行者1號上的CRS在1990年遠在它到達太陽系的外部邊緣之前就失效了。
在與土星相遇後,這兩艘旅行者號探測器在太陽系中各走了截然不同的路線。它們目前正在代表人類首次探索星際空間。
雖然宇宙空間溫度低至-270.15℃,旅行者2號上的耐寒CRS仍在加熱器加熱後的-59℃的低溫下向地面科學家發回了數據。在發射前,該設備只測試了零下45攝氏度(零下49華氏度)的溫度。
自從離開日球層頂以來,旅行者號探測器一直是人類在太陽系之外的第一批探索者。測量了來自銀河宇宙深處的高能射線和其他星系之間的能量流。
NASA稱:「探測器探索的環境比以往任何時候都更寒冷、更危險,但旅行者號仍在繼續探索和測量星際介質,這是一種氣體、等離子體和粒子的大雜燴。」
旅行者2號仍然有三個活躍的儀器,包括兩個用來測量來自太陽等離子體(帶有自由流動電子的電離氣體)的探測器,以及一個用來測量磁場的磁力儀。
由於CRS提供給科學家的星際空間數據少於帶電粒子探測器,宇宙射線探測器的加熱器首先被關閉,以節省能源。
旅行者號是由三個放射性同位素熱電發生器(RTGs)提供動力,從鈽238的衰變中產生熱量。隨著時間的推移,系統所提供的能量每年減少約4瓦。今天,RTGs只能產生髮射時提供的60%的能量,這限制了能夠保持工作儀器的數量。
工程師們密切關注太空飛行器上的溫度,以防止在太陽系邊緣時,關鍵系統發生故障。例如,如果燃料管道凍結,推進器將無法工作,探險者將無法調整姿態與地球對接,通訊將會中斷。
隨著時間的推移,目前使用的推進器也開始失去動力,需要工程師們啟動另一組推進器。該系統被稱為軌跡修正機動推進器,自1980年以來首次於2017年在旅行者1號上重新啟動。旅行者2號上的這些推進器自1989年以來就沒有使用過,但在2019年7月重新啟用。
2019年,前噴氣推進實驗室主任愛德華·斯通站在旅行者號宇宙飛船模型前。
「兩個旅行者號探測器都在每時每刻都在探索人類從未到達的地區,所以每一天都是一個新發現的日子,旅行者號將繼續用關於深空的新見解給我們帶來驚喜」加州理工學院的旅行者號項目科學家艾德·斯通說。
旅行者號上的問候
每一艘飛船都攜帶著一張金色的明信片,用來迎接和問候未來某一天遇到旅行者號的外星人。這個時間膠囊里配有一個播放器和播放說明,是用55種語言說的問候語,從古代阿卡德語到現代漢語方言吳語。唱片中還包括90分鐘的音樂,包括巴赫,一首來自秘魯的婚禮歌曲以及查克·貝瑞的約翰尼·古德和中國的高山流水。唱片的封面包括播放指令和一張基於脈衝星位置的地圖,向外星人展示了在未來如何找到我們的家園。
航行者號金色唱片的封面
旅行者號宇宙飛船現在距離地球超過了180億公里。這兩艘宇宙飛船正在穿越未知的領域,繼續向我們傳送來自太空深處輻射和能量的性質,這些知識對我們了解宇宙至關重要。
2024年,美國宇航局計劃發射星際測繪和加速探測器(IMAP),這將補充和擴大旅行者號宇宙飛船已經完成的科學研究。