“最遥远”将NASA的旅行者号任务带回地球

一部新的纪录片纪念人类最伟大的行星际飞船诞生40周年

这张艺术家概念图描绘了双子旅行者号飞船之一,这是人类最遥远和寿命最长的行星际探测器,于四十年前的1977年夏末发射升空。

对于许多在1970年代和1980年代长大的人来说,最具代表性的太空任务不是尤里·加加林、艾伦·谢泼德或约翰·格伦的先驱飞行。也不是大胆的阿波罗登月,甚至不是航天飞机和联盟号火箭往返国际空间站的数十年轨道旅程。相反,定义了一代人对太空时代概念的任务是旅行者1号和旅行者2号,这对双子飞船于1977年夏末发射,开始了外行星“大巡游”。本周是旅行者号任务40周年纪念日,也是一部新的长篇纪录片《最遥远:太空中的旅行者号》的发布,该纪录片旨在庆祝它们的遗产。

四十年前,机器人已经定期勘察太阳系内部,但木星、土星、天王星、海王星及其以外的荒凉地带在很大程度上仍是未被发现的领域。从1979年飞掠木星开始,并在整个1980年代持续进行,旅行者号在探索这片新领域时传回了源源不断的非凡科学成果。在木星,他们拍摄了大红斑,并在该巨行星冰冷的卫星木卫二内部看到了液态水海洋的迹象。他们研究了土星精致的光环,旅行者1号窥探了其最大的卫星土卫六的烟雾弥漫的大气层,许多理论家认为这类似于地球的早期生命前状态。

在与土卫六相遇后,旅行者1号驶向星际空间,最后一次回头拍摄了地球和太阳系其他行星的“全家福”,从冥王星轨道之外看去,它们只是几乎看不见的点;2012年,它穿过了日球层顶,即太阳风减弱并让位于星际介质的空间区域。旅行者2号继续前进到天王星,然后是海王星,传送回了这些原本未被探索的世界的第一批近距离图像。在每个目的地,这些如今已是20世纪的经典任务都解决了旧的谜团,并挖掘出了新的谜团,这些谜团仍在为21世纪的外行星探索设定议程。旅行者号给予我们的,不仅仅是漂亮的图片和原始数据,更是未来发展的蓝图。NASA前往木星的伽利略号和朱诺号任务,前往土星的卡西尼号任务,以及未来那些在规划者眼中还只是闪烁的任务,都是这一丰富遗产的直接结果。


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在旅行者号之前,在十年左右的时间里仅用两艘飞船访问所有这些行星似乎是不可思议的。这仅仅是通过每176年一次的行星连珠现象才成为可能,这种现象允许探测器通过精心规划的轨道从一个世界跳到另一个世界,吸取每个行星轨道动量的极小一部分来加速。今天,每艘飞船的飞行速度都超过每秒15公里,并且它们都保持运行状态,继续它们作为人类最遥远的星际使者的单程深入太空之旅。即使当它们的电源耗尽,仪器失效时,任务仍将继续:每艘飞船都携带一张“金唱片”——一张镀金的12英寸LP,里面装满了由天文学家卡尔·萨根和他的许多同事策划的,注定要送往星空的地球文字、音乐和图像。预计在恒星之间的空旷空间中保持完好数十亿年,随着时间的推移,这些现代瓶中信可能会成为我们这个时代最持久和最有意义的遗迹。

《最遥远》于8月23日在PBS首映,并将于9月13日重播,涵盖了所有这些以及更多内容,既回顾了旅行者号任务,也预览了这些坚固的飞船未来将面临的挑战。该片由Emer Reynolds执导,使用珍贵的档案胶片和华丽的计算机生成图像来增强其核心内容,即与许多现已退休的,曾参与任务的高级科学家和工程师进行的一系列深入对话。从尼克松政府时期阿波罗计划后的高度紧张的政治氛围为探测器的批准和发展奠定基础,到几乎使两艘飞船都陷入绝境的运行故障,再到旅行者号在十多年的行星际相遇中取得的辉煌发现,影片的受访者回忆起任务的起起落落,其情感强度在精英化、拘谨、高科技的太空科学世界中极为罕见。

“旅行者1号和旅行者2号是机器人,它们独自前往那里,因此人们很容易忘记,是人类完成了这一切——是有感情和缺陷、希望和恐惧的人们,他们在一段时间内围绕这两艘飞船构建了自己的生活,”亚利桑那州立大学行星科学家、《星际时代》的作者吉姆·贝尔说,他也在片中出镜。“《最遥远》中我最喜欢的部分之一是它使用计算机动画来模拟从飞船的肩膀上方观看,当它们飞过海王星的云顶或穿过土星的光环时。所有参与该项目的人都一直希望我们能像那样在那里,一路同行,”贝尔说。“那是梦想,当我第一次看到它被可视化时,我的眼睛充满了泪水。”

贝尔很快表示,他在旅行者号的飞掠任务中“没有发挥有意义的作用”,但这些任务对他来说意义重大。在1980年代后期任务的最后外行星飞行期间,他只是一名年轻的大学生,他想方设法进入NASA喷气推进实验室的控制室,为研究科学家们取咖啡、复印件和披萨,这些科学家们正在昼夜不停地处理来自旅行者2号与天王星和海王星相遇的数据。“身处那个房间的感觉,看到一些东西从我们最好的望远镜中的一个光点变成一个真实的世界,碧绿色,带有深色光环和疯狂的冰冷卫星,真的让我着迷,”贝尔解释道。“旅行者号是我进入行星科学领域的入门药,现在我们有一群‘旅行者宝宝’在火星探测器、卡西尼号和其他任务中工作,回馈社会,将上一代人给予我们的一些东西传递给未来世代。”

NASA估计,从旅行者计划开始至今,总成本为8.65亿美元。这听起来可能很多,但据该航天机构称,这仅“约占每个美国公民每年半根糖果棒的成本”,或“国家债务每日利息的一小部分”——作为回报,我们获得了太阳系的新景象。如今,NASA“旗舰”任务在复杂性上与旅行者号相提并论,但成本却高得多,预算以数十亿美元计,而且它们的规划和开发过程往往要慢得多。每个任务通常都需要来自国会或总统府高级赞助人的大力支持,以及突破性的技术发展和可延长其执行时间数十年的节油天体排列。旅行者号在短短五年内构思和发射,是该机构速度最快的旗舰项目,这体现在多个方面。

所有这些都让一些科学家怀疑,NASA或任何其他航天机构是否还会再次实现类似大胆的任务。然而,贝尔不属于他们之列。他指出,NASA目前计划在2020年代向木星的含海洋卫星木卫二派遣机器人探测器,以及正在进行的“新视野号”任务,该任务于2015年飞掠冥王星,并正在前往在2019年访问一个较小的冰冷天体。

“时不时地,所有不同的约束条件都会汇聚在一起,从而允许更多的旗舰任务,它们将成为我们这个时代的伟大遗产,”贝尔说。“几个世纪后,也许是几千年后,人们会回顾过去并说,‘看看他们遇到的所有问题。看看世界变得多么糟糕——然而他们仍然设法利用他们共同财富的一小部分来探索和发现,并取得并非纯粹为了生存的伟大成就。’我对未来非常乐观。如果不乐观,我会感到非常难过。”

Lee Billings is a science journalist specializing in astronomy, physics, planetary science, and spaceflight, and is a senior editor at 大众科学. He is the author of a critically acclaimed book, Five Billion Years of Solitude: the Search for Life Among the Stars, which in 2014 won a Science Communication Award from the American Institute of Physics. In addition to his work for 大众科学, Billings's writing has appeared in the New York Times, the Wall Street Journal, the Boston Globe, Wired, New Scientist, Popular Science, and many other publications. A dynamic public speaker, Billings has given invited talks for NASA's Jet Propulsion Laboratory and Google, and has served as M.C. for events held by National Geographic, the Breakthrough Prize Foundation, Pioneer Works, and various other organizations.

Billings joined 大众科学 in 2014, and previously worked as a staff editor at SEED magazine. He holds a B.A. in journalism from the University of Minnesota.

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