“旅行者1号”现在飞到哪了?最终目的地是哪?

1960年,NASA的喷气推进实验室(JPL)计划开展一系列针对地球附近行星的探索计划。回顾历史,无论是当年的郑和下西洋,还是后来的哥伦布发现新大陆,那些伟大的航海事迹极大地拓展了人类的认知边界。而这次的行星计划,恰似在宇宙这片广袤的 “海洋” 中展开探索,因此,人们将该计划命名为 “水手计划”。

从1962年到1973年,NASA为“水手计划”设计并建造了从“水手1号”一直到“水手10号”的10艘探测器。这些探测器虽然有些成功有些失败,但它们实现了我们首次造访内太阳系除地球外的三颗行星——金星、火星和水星。在完成了内太阳系的探索后,NASA将目光投向了外太阳系那几颗巨行星。

说来也巧,在1965年的时候有科学家注意到,就在十年后的1976年到1980年这四年间,外太阳系那几个气态巨行星出现了175年一遇的“行星连珠”现象。于是科学家有了个大胆的设想:何不利用引力弹弓效应,把“水手11号”打造成一艘能够直接从木星一直巡游到冥王星探测器。这样一来,不仅可以省掉几艘航天器的钱,还能把航天器的飞行时间压缩到十年左右,如果是直接飞往海王星的话,那可能需要至少30年时间。

然而研制这样一艘航天器的成本不菲,由于预算调整等原因,后来NASA将目标从一次性的“大巡游”调整为阶段性地先到访木星和土星,于是“水手11号”也被一度改名为“水手木星-土星号”。为了防止航天器中途遇到问题,NASA还专门制定了备用计划——“水手12号”。如果“水手11号”真出现意外,那么“水手12号”将接替它继续执行接下来的任务;如果“水手11号”没发生意外,那么“水手12号”就可以直接前往天王星和海王星。

尽管上面已经给“水手11号”设置了木星和土星的目标,但是参与项目的工程师们心里知道,这可是175年一遇的机会,如果错过这个发射窗口实在太可惜了。作为负责研制航天器的工程师,他们无不希望这艘飞船能飞得更远,因此,虽然预算有限,但他们内部依然想尽了各种办法去延长航天器的寿命。至此,“水手11号”有了更宏大的使命,最终,人们将它的名字正式命名为——“旅行者1号(Voyager 1)”,而那个目标飞向天王星和海王星的“水手12号”便是“旅行者2号(Voyager 2)”。

回到现实,“旅行者号”其实有两艘,“旅行者2号”其实比“旅行者1号”更早启航。1977年8月20日(UTC),“旅行者2号”率先发射,两周后(1977年9月5日)“旅行者1号”才顺利升空。不过因为轨道原因,“旅行者1号”只用了三个多月(1977年12月19日)就超越了“旅行者2号”,并且在一年后(1979年1月6日)抵达木星,开始对木星以及它的一些卫星进行近距离观测。

在跨越木星赤道面时,“旅行者1号”无意中发现木星的赤道部位有一条阴影。经过研究人们发现,该阴影正是木星的行星环——“木星环”投射的。

没错,木星也有星环,只是没有土星环那么明显而已。之后“旅行者1号”还拍摄了木星环的照片,从而确认了木星环的存在。

得益于“旅行者1号”的近距离观测,人们首次清晰地看到了木星那色彩斑斓的云层以及巨大的风暴。除此之外,“旅行者1号”还飞掠了包括木卫一到木卫四在内的几颗卫星,并在该过程中发现了木卫一表面的八座活火山,这也是人类首次观测到地外卫星上存在如此活跃的地质活动。

一个月后(1979年04月13日),“旅行者1号”完成了木星的考察任务,开始前往下一个目标——土星。

经过7个月的飞行,“旅行者1号”正式开始对土星进行观测。其中大家最感兴趣的地方还要说是土星的行星环(土星环)。凭借着强大的成像系统以及超近的距离,“旅行者1号”为土星环拍摄了许多高分辨率的照片,这也让科学家首次清晰地看到了土星环“环环相套”的复杂结构,甚至于分别出构成土星环的那些碎块的大小。

和到访木星一样,除了对土星和土星环本身的观测外,“旅行者1号”也对土星的一些卫星进行了针对性的探测。比如它就发现,土卫六(泰坦)拥有着浓密的大气层,而且主要成分和地球一样,也是氮。另外,在红外线的探测数据中科学家发现,土卫六的云层中甚至存在着有机分子,这些都预示着土卫六的上面可能存在促使生命起源的化学反应,甚至于已经演化出了外星生命。

说到外星生命,当年科学家还真考虑了旅行者号遇到外星智慧生命的可能性。为此,他们特地准备了两张记录了地球上各种声音和图像的“金唱片”。除此之外,唱片上面也记录了人类在自然科学方面的认知,甚至还通过14颗脉冲星标出了太阳系在宇宙中的位置。科学家相信,任何足够先进的文明都能由此拼凑出地球文明的样貌。

为了保证极端环境下的耐久性,唱片的表面还特地镀了层金,所以它真的是名副其实的“金”唱片。另外在唱片的封套上还有一块高纯度的铀238,假如未来真有外星文明捕获了旅行者号,那它们就能通过探测铀238的衰变情况来计算出旅行者号的出发时间。

在结束了对土星的探测后,“旅行者1号”算是完成了既定任务。之后,科学家对它下达了“隐藏任务”的指令,从此“旅行者1号”便以每年3.5个天文单位的速度向北飞出黄道面,往太阳系的边缘飞去。

1990年2月14日,此时的“旅行者1号”距离我们超过了60亿公里(大概40.5个天文单位)。在卡尔·萨根的提议下,NASA决定调转相机让它为地球拍摄最后一张照片,而这张照片便是著名的——暗淡蓝点(Pale Blue Dot)。在这张照片中,地球看上去只是浩瀚宇宙中的一个小点(甚至都不到一个像素)。而这个不起眼的小点,却承载着从古至今所有的人类历史。

1998年2月17日,“旅行者1号”超越“先驱者10号”,以69个天文单位的距离成为了迄今为止离人类最远的航天器。

2012年8月25日,“旅行者1号”在121个天文单位处穿越日球层顶,正式进入星际空间,成为了第一个离开太阳系的人造物体。不过需要注意的是,这里太阳系的边缘是以太阳风能够吹到的范围来说的,如果以太阳引力控制的奥尔特云为界的话,那它还得再飞漫长的3万年。不过在穿越日球层顶后,太阳的辐射将无法再对“旅行者1号”造成任何影响,未来伴随着它的将是星际风中高能的宇宙射线。

2023年11月14日,科学家收到“旅行者1号”传送回来的数据突然成了乱码。经过分析,原来是机载计算机出了问题导致了数据损坏。经过工程师们的努力,半年后,人们终于重新建立了与“旅行者1号”的联系。

然而时至今日,“旅行者1号”已经运行了将近半个世纪,电力已经接近枯竭。即便当初的工程师们想尽办法,如今它的寿命也终将走到尽头。目前,科学家不得已关闭了它上面的许多仪器,尽可能得延长其寿命。但即便如此,它的电力仍会在未来10年内彻底耗尽,届时它将永远与我们失去联系,而这项持续了半个世纪的“旅行者号”任务也将就此终结。

话说回来,当“旅行者1号”彻底失联后,它只能带着来自地球的声音(金唱片)孤身走暗巷,继续向宇宙深处进发。

300年后,“旅行者1号”将开始踏入奥尔特云的范围。不过,当它从奥尔特云穿出时,时间已经是3万年后。那时,即便人类已不存在或演化成了别的生物,但“旅行者1号”上的金唱片依然保存着人类存在过的记忆。

在正式脱离太阳的管辖后,彻底自由了的“旅行者1号”将开启漫无目的的流浪生活:

4万年后,它会以1.9光年的距离路过一颗恒星(格利泽445);

30万年后,它将以1光年的距离路过一颗恒星(TYC 3135-52-1);

50万年后,它将以1.3光年的距离路过一颗恒星(HD 28343);

340万年后,它将以1.28光年的距离路过一颗恒星(Gaia DR2 2091429484365218432);

此后,它还会继续路过一颗又一颗的恒星。在未来漫长的岁月里,“旅行者1号”作为人类文明的使者,即使人类已成历史的尘埃,但它仍然用永不停歇的漂泊让宇宙见证:在银河系一隅,曾有一个充满好奇心的物种,他们勇敢迈出过探索未知的那一步。

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更新时间:2025-04-16

标签:旅行者   航天器   木星   土星   太阳系   恒星   水手   行星   科学家   目的地   人类   科技

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