“旅行者号”破纪录的宇宙飞船开始关闭电源

这些先驱探测器在太空运行近 45 年后仍在运行,但它们很快将失去一些仪器

NASA/JPL-Caltech

果星星没有连成一线,那么有史以来发射的 最非凡的宇宙飞船 中的两艘永远不会升空。 在这种情况下,星星实际上是行星——太阳系中最大的四颗行星。 大约 60 年前,它们正在缓慢地排列成阵列,上次出现这种情况是在 19 世纪初托马斯·杰斐逊总统执政期间。 一段时间以来,这种罕见的行星排列场景在很大程度上被忽视了。 第一个引起人们注意的是加州理工学院一位名叫加里·弗兰德罗的航空学博士生。

那是 1965 年,太空探索时代才刚刚开始——苏联仅在八年前发射了第一颗人造卫星“斯普特尼克 1 号”。 弗兰德罗在 NASA 位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室兼职工作,他的任务是找到将太空探测器送往木星,甚至可能到达土星、天王星或海王星的最有效方法。 他使用 20 世纪工程师最喜欢的精密工具——铅笔——绘制了这些巨行星的轨道路径,并发现了一些有趣的事情:在 1970 年代末和 1980 年代初,所有四颗行星都像珍珠一样串在一条天项链上,形成一个与地球的长弧。

这种巧合意味着航天器可以从它经过的每颗巨行星的引力中获得速度提升,就像被一根看不见的绳索拉着,然后在最后一秒断裂,将探测器抛向它的目的地一样。 弗兰德罗计算出,重复的引力辅助(它们被称为引力辅助)将地球和海王星之间的飞行时间从 30 年缩短到 12 年。 只有一个问题:这种排列每 176 年才发生一次。 为了在排列持续期间到达行星,航天器必须在 1970 年代中期发射。


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准备发射:“旅行者 2 号”在发射前在 NASA 喷气推进实验室进行测试()。 航天器于 1977 年 8 月 20 日升空。 图片来源:NASA/JPL-Caltech

事实证明,NASA 将建造两艘宇宙飞船来利用这种一生难得的机会。 “旅行者 1 号”和“旅行者 2 号”在各个方面都完全相同,于 1977 年夏季在 15 天内相继发射。 在太空运行近 45 年后,它们仍在运行,每天从太阳系最遥远的已知行星之外向地球发回数据。 它们比历史上任何其他航天器都走得更远,持续时间更长。 根据我们对太阳影响范围与银河系其余部分之间边界的最佳理解,它们已经穿越到星际空间。 它们是第一批做到这一点的由人类制造的物体,这一殊荣它们将至少保持几十年。 总而言之,考虑到“旅行者”任务最初计划只持续四年,这已经是一个不错的记录。

在它们旅行的早期,四十年前,“旅行者号”为震惊的研究人员提供了木星和土星卫星的第一批近距离视图,揭示了天文学家认为会像我们自己的月球一样惰性和布满陨石坑的世界上的活火山和裂缝冰原的存在。 1986 年,“旅行者 2 号”成为第一艘飞越天王星的宇宙飞船; 三年后,它飞越了海王星。 到目前为止,它是唯一一艘进行过此类旅程的宇宙飞船。 现在,作为开创性的 星际探测器,它们距离地球超过 120 亿英里,它们同时以一系列关于那个未知区域的意外发现让理论家们既高兴又困惑。

它们非凡的奥德赛终于接近尾声。 在过去的三年里,NASA 已经关闭了加热器和其他非必要组件,耗尽了航天器的剩余能量储备,以将其前所未有的旅程延长到 2030 年左右。 对于“旅行者”号的科学家们来说,他们中的许多人自任务开始以来就一直在为此工作,这是一个苦乐参半的时刻。 他们现在正面临着一个远超他们所有预期的项目的结束。*

“我们已经 44 年半了,”约翰·霍普金斯大学应用物理实验室 (APL) 的物理学家拉尔夫·麦克纳特说,他将自己职业生涯的大部分时间都奉献给了“旅行者”号。 “所以我们已经完成了这些该死的东西 10 倍的保修期。”

星星可能一直在合作,但起初,国会并没有。 在弗兰德罗的报告之后,NASA 制定了一项所谓的“大巡游”计划,该计划将向四颗巨行星和冥王星发送多达五个探测器。 这很有野心。 这很昂贵。 国会否决了它。 “曾经有一个非常宏伟的愿景,”JPL 行星科学家琳达·斯皮尔克说,她于 1977 年开始从事“旅行者”任务,那时离它们发射只有几个月了。 “由于成本原因,它被削减了。”

国会最终批准了“大巡游”的缩小版,最初称为“水手号木星-土星 1977 号”或 MJS 77。 将向仅两颗行星发送两艘宇宙飞船。 然而,NASA 的工程师们着手设计能够承受更长时间任务严酷考验的航天器,尽管有点偷偷摸摸。 他们希望一旦双探测器证明了自己,它们的行程将被延长到天王星、海王星和更远的地方。

“四年——那是主要任务,”苏珊娜·多德说,她在离开“旅行者”团队 20 年后,于 2010 年作为项目经理回归。 “但是,如果工程师可以选择安装一个贵 10% 的部件,但这不是四年任务所需要的,他们就会直接去做。 而且他们不一定会告诉管理层。” 她补充说,科学家们能够建造两艘宇宙飞船,而且这两艘飞船仍在工作,这更加了不起。

就工程和深空导航而言,这都是新的领域。 “失败不是一个选项”这句座右铭尚未被创造出来,而且在当时也不合适。 在 1960 年代初期,NASA 曾尝试向月球发射一系列宇宙飞船,以勘测未来载人任务的着陆点。 在 12 次失败之后,其中一项努力终于成功了。

金唱片:每艘“旅行者”号都携带一张金唱片(),其中包含来自地球的声音和图像,以防宇宙飞船被外星文明拦截。 工程师在“旅行者 1 号”发射前给唱片盖上盖子()。 图片来源: NASA/JPL-Caltech

“在那些日子里,我们总是发射两艘宇宙飞船”,唐纳德·古尔内特说,他只是部分开玩笑。 古尔内特是爱荷华大学的物理学家,也是“旅行者”团队的最初科学家之一,他曾参与过其他 40 项太空任务。 他在一月份去世前几周与我交谈过。 (在他的讣告中,他的女儿克里斯蒂娜说他唯一的遗憾是“他看不到未来 10 年来自‘旅行者’号的数据返回。”)

当“旅行者”号被建造时,只有一艘宇宙飞船使用引力辅助到达另一颗行星——“水手 10 号”探测器在前往水星的途中从金星获得了一次引力辅助。 但是“旅行者”号将尝试多次辅助,误差幅度以十分钟为单位。 木星,它们的第一个目的地,距离地球大约是水星的 10 倍。 此外,“旅行者”号将不得不穿越小行星带。 在“旅行者”号之前,关于宇宙飞船是否能够通过小行星带“而不会被撕成碎片”存在很大的争议,麦克纳特说。 但在 1970 年代初期,“先驱者 10 号”和“11 号”毫发无损地飞越了它——结果表明,小行星带主要是空旷的空间——为“旅行者”号铺平了道路,他说。

为了应对所有这些挑战,“旅行者”号(每艘大约相当于一辆旧大众甲壳虫汽车的大小)需要一些车载智能。 因此,NASA 的工程师为航天器的计算机配备了 69 千字节的内存,不到典型智能手机容量的十万分之一。 事实上,智能手机的比较并不完全正确。 “‘旅行者’号计算机的内存比您打开车门的钥匙链还要少,”斯皮尔克说。 航天器仪器收集的所有数据都将存储在八轨磁带录音机上,然后通过 23 瓦的发射器发送回地球——大约相当于冰箱灯泡的功率水平。 为了补偿微弱的发射器,“旅行者”号都携带了 12 英尺宽的碟形天线来发送和接收信号。

“当时感觉我们正处于技术的最前沿,”加州理工学院的物理学家艾伦·卡明斯说,他也是“旅行者 OG”之一。 “我告诉你,令人惊奇的是整个事情发生得多么快。” 在四年内,MJS 77 团队建造了三艘宇宙飞船,包括一个全尺寸的功能测试模型。 在发射前几个月,宇宙飞船被重新命名为“旅行者 1 号”和“2 号”。

尽管在过去的几十年里,许多科学家都在“旅行者”号上工作过,但卡明斯可以提出一个独特的声明。 “我是发射前最后接触宇宙飞船的人,”他说。 卡明斯负责两个探测器,用于测量“旅行者”号遇到巨行星时电子和其他带电粒子的通量。 粒子将通过每个探测器上的一个小“窗口”,该窗口由仅三微米厚的铝箔组成。 卡明斯担心,在宇宙飞船上工作的技术人员可能会不小心使窗口凹陷或戳破孔洞。 “所以它们需要在发射前进行检查,”他说。 “事实上,我发现其中一个有点松动。”

图片来源:Matthew Twombly 和 Juan Velasco 的图表(5W 信息图); 顾问:John Richardson(首席研究员,麻省理工学院空间研究中心“旅行者”号等离子体科学)和 Merav Opher(波士顿大学天文系教授)

Map shows Voyager 1 and 2 trajectories from launch (1977) through today. Both spacecraft have exited the heliosphere.

图片来源:Matthew Twombly 和 Juan Velasco 的图表(5W 信息图); 顾问:John Richardson(首席研究员,麻省理工学院空间研究中心“旅行者”号等离子体科学)和 Merav Opher(波士顿大学天文系教授)

“旅行者 1 号”在发射 546 天后于 1979 年 3 月到达木星。 “旅行者 2 号”沿着不同的轨迹,于当年 7 月到达。 这两艘宇宙飞船都设计为维迪康相机的稳定平台,维迪康相机使用红色、绿色和蓝色滤光片来生成全彩色图像。 当它们在太空中高速飞行时,它们几乎不会旋转——它们的旋转运动比时钟时针的爬行速度慢 15 倍以上,从而最大限度地降低了图像模糊的风险。 当宇宙飞船开始传输木星的第一批照片时,JPL 的站立人群观看了,当时它们距离木星还有大约三到四个月的路程。

“在所有的主会议室和走廊里,他们都设置了这些电视监视器,”斯皮尔克说。 “因此,当数据逐行下降时,每张照片都会出现在监视器上。 当我们真正非常接近时,越来越强烈的期待和对我们将要看到的东西的期望——那真是太令人兴奋了。”

卡明斯生动地回忆起他第一次瞥见木星第三大卫星木卫一的那天。 “我正要去加州理工学院校园里的一栋建筑,他们在那里直播 [‘旅行者’号的图像],”他说。 “我走进去,那里有一张木卫一的大照片,它是橙色和黑色的。 我想,好吧,加州理工学院的学生们恶作剧了,这是一张做得不好的披萨的照片。”

木卫一色彩鲜艳的外观完全出乎意料。 在“旅行者”号证明事实并非如此之前,人们的假设是太阳系中所有的卫星都大致相同——单调乏味且布满陨石坑。 没有人预料到“旅行者”号会在木星和土星周围发现如此狂野的卫星景观多样性。

当“旅行者”号距离木星仍有大约一百万英里时,第一个暗示天空中可能存在比天文学家梦想的更多种卫星的迹象出现了。 它们的仪器之一——低能带电粒子 [LECP] 探测器系统——接收到一些异常信号。 “我们开始看到氧离子和硫离子撞击探测器,”设计 LECP 的斯塔马蒂奥斯·克里米吉斯说,他现在是约翰·霍普金斯大学 APL 空间系的荣誉主管。 与迄今为止测量的水平相比,氧离子和硫离子的密度提高了三个数量级。 起初,他的团队认为仪器发生了故障。 “我们仔细检查了数据,”克里米吉斯说,“但没有任何问题。”

“旅行者”号的相机很快解开了谜团:木卫一有活火山。 这个小世界——它略大于地球的卫星月球——现在被认为是太阳系中火山活动最活跃的天体。 “我们当时知道的唯一活火山是在地球上,”自 1972 年以来一直担任“旅行者”任务项目科学家的爱德华·斯通说。 “而这里突然出现了一颗卫星,它的火山活动是地球的 10 倍。” 木卫一的颜色——以及撞击克里米吉斯探测器的异常离子——来自卫星火山喷发出的元素。 木卫一最大的火山,被称为佩莱火山,喷出的羽流高度是珠穆朗玛峰的 30 倍; 来自佩莱火山的碎片覆盖了大约法国大小的区域。

这对双子宇宙飞船在太阳系的巨行星中进行了一次盛大的巡游,途经木星(12)和土星(56),并首次近距离观察了这些行星的卫星。 例如,木星的卫星木卫二(3)被冰覆盖,而木卫一(4)则布满了火山——这些发现让科学家们感到惊讶,他们曾假设卫星会像地球的卫星一样呈灰色且布满陨石坑。 “旅行者 2 号”继续飞越天王星(7)和海王星(8),它仍然是唯一访问过那里的探测器。 图片来源:NASA/JPL(124568); NASA/JPL/USGS (3); NASA/JPL-Caltech (7)

总之,“旅行者”号拍摄了超过 33,000 张木星及其卫星的照片。 感觉每张照片都带来了一个新的发现:木星有环; 木卫二,木星 53 颗已命名的卫星之一,被一层破裂的冰壳覆盖,现在估计有 60 英里厚。 当宇宙飞船离开木星系统时,它们从引力辅助中获得了每小时 35,700 英里的告别加速。 没有它,它们将无法克服太阳的引力并到达星际空间。

在土星,“旅行者”号分道扬镳。 “旅行者 1 号”高速穿过土星环(受到来自尘埃颗粒的数千次撞击),飞越了被橙色烟雾笼罩的卫星泰坦,然后“向北”飞出行星平面。 “旅行者 2 号”独自继续前往天王星和海王星。 1986 年,“旅行者 2 号”在天王星周围发现了 10 颗新卫星,并将这颗行星添加到不断增长的环状世界名单中。 然而,就在“旅行者 2 号”最接近天王星四天后,它的发现就被航天飞机“挑战者号”在发射后不久爆炸的事件所掩盖。 “挑战者号”的全部七名机组人员遇难,其中包括来自新罕布什尔州的高中教师克里斯塔·麦考利夫,她本将成为第一位进入太空的平民。

三年后,“旅行者 2 号”从海王星蔚蓝色的甲烷大气层上方约 2,980 英里处经过,测量到太阳系中任何行星的最高风速:高达 1,000 英里/小时。 海王星最大的卫星海卫一被发现是太阳系中最冷的地方之一,表面温度为零下 391 华氏度(零下 235 摄氏度)。 卫星上的冰火山向其大气层喷射出氮气和粉末状颗粒,高度达五英里。

如果不是因为天文学家卡尔·萨根(他是任务成像团队的成员),“旅行者 2 号”拍摄的海王星及其卫星图像本将是这两艘宇宙飞船拍摄的最后图像。 随着“大巡游”正式完成,NASA 计划关闭两个探测器上的相机。 尽管任务已经延长,希望“旅行者”号能够到达星际空间——它已被正式更名为“旅行者星际任务”——但在海王星之后将不会有拍照机会,只有无尽的虚空和遥不可及的恒星。

喷发:在这张来自“旅行者 1 号”的照片中显示的佩莱火山的发现证实了木星的卫星存在活跃的火山活动。 图片来源: NASA/JPL/USGS

萨根敦促 NASA 官员让“旅行者 1 号”传输最后一组图像。 因此,在 1990 年的情人节,探测器将其相机重新对准太阳系内部,并拍摄了最后的 60 张照片。 其中最令人难忘的一张,被萨根誉为 “暗淡蓝点”,从 38 亿英里外捕捉到了地球。 它仍然是我们星球有史以来最遥远的肖像。 在从相机光学元件反射的微弱阳光的笼罩下,地球在图像中几乎看不见。 它甚至没有占据一个完整的像素。

斯皮尔克说,1996 年去世的萨根“非常努力地说服 NASA,回头看看我们自己是值得的”,“并看到那个暗淡蓝点是多么的渺小。”

现在,两艘“旅行者”号都离地球太远了,以光速传播的单向无线电信号需要将近 22 小时才能到达“旅行者 1 号”,而追上“旅行者 2 号”则需要 18 小时多一点。 它们每天都以另外三到四个光秒的速度远离。 它们与地球的唯一联系是 NASA 的深空网络,这是一个由三个跟踪站组成的网络,分布在全球各地,可以在地球旋转时实现与宇宙飞船的不间断通信。 随着“旅行者”号在空间和时间上离我们越来越远,它们的信号变得越来越微弱。 澳大利亚堪培拉深空网络设施的外联和通信经理格伦·纳格尔说:“地球是一个嘈杂的地方。” “收音机、电视、手机——一切都会发出噪音。 因此,越来越难听到来自宇宙飞船的这些微弱的耳语。”

尽管这些耳语很微弱,但它们颠覆了天文学家对“旅行者”号进入任务的星际阶段后会发现什么的预期。 我与之交谈的斯通和其他“旅行者”号科学家告诫我不要将星际空间的边界与太阳系的边界混淆。 太阳系包括遥远的奥尔特云,这是一个由彗星状天体组成的球形集合,受太阳引力束缚,可能延伸到离最近恒星一半的路程。 “旅行者”号至少在 300 年内不会到达它的近边缘。 但星际空间离我们近得多。 它始于被称为太阳风的现象结束的地方。

像所有恒星一样,太阳会发出持续不断的带电粒子和磁场流——太阳风。 太阳风以超音速移动,像充气的气球一样从太阳向外吹,形成天文学家所称的太阳圈。 当太阳风涌入太空时,它会拉动太阳的磁场一起前进。 最终,来自星际物质的压力阻止了太阳圈的膨胀,形成了一个边界——前面是一个巨大的冲击波阵面,即“终端激波”——与星际空间相连。 在“旅行者”号旅行之前,对星际空间边界(称为日球层顶)的距离估计差异很大。

“坦率地说,其中一些只是猜测,”古尔内特说。 一项早期的猜测将日球层顶定位在离木星很近的地方。 古尔内特自己在 1993 年进行的计算将距离设定在 116 到 177 天文单位之间,大约是 25 倍的距离。 (一天文单位是地球和太阳之间的距离,等于 9300 万英里。) 他说,这些数字在他的同事中不是很受欢迎。 到 1993 年,“旅行者 1 号”的里程表上已经有 50 天文单位了。 “如果 [日球层顶] 在 120 天文单位处,那就意味着我们还有 70 天文单位要走。” 如果古尔内特是对的,“旅行者”号以每年约 3.5 天文单位的速度前进,至少在未来二十年内不会离开太阳圈。

这一预测引发了令人不安的问题:国会是否会支持“旅行者”号持续那么长时间? 该任务的资金延长是基于宇宙飞船将在大约 50 天文单位处穿过日球层顶的预期。 但是宇宙飞船已经超过了那个里程碑,而没有发现任何预期的星际过境迹象。 天文学家曾预计“旅行者”号会探测到银河宇宙射线(来自超新星和其他深空灾难,像弹片一样以接近光速的速度喷射出来的高能粒子)的突然激增。 由太阳圈形成的巨大磁茧会偏转大部分低能宇宙射线,使其无法到达太阳系内部。 斯通说:“[它] 至少保护我们免受 75% 的外部物质的侵害。”

“旅行者”号地面团队也在等待宇宙飞船记录到主要磁场的转变。 星际磁场被认为是由附近的恒星和巨大的电离气体云产生的,据推测,它的方向与太阳圈的磁场不同。 但“旅行者”号没有探测到这种变化。

图片来源:Matthew Twombly 和 Juan Velasco 的图表(5W 信息图); 顾问:John Richardson(首席研究员,麻省理工学院空间研究中心“旅行者”号等离子体科学)和 Merav Opher(波士顿大学天文系教授)

古尔内特 1993 年的估计是具有先见之明的。 将近 20 年过去了,“旅行者”号中的一艘才最终到达日球层顶。 在此期间,该任务勉强幸存下来,躲过了对其资金的威胁,“旅行者”号团队也从数百名科学家和工程师缩减到几十名关系密切的终身员工。 他们中的大多数人今天仍在职。 斯皮尔克说:“当你的任务持续如此之久时,你就会开始把人们视为家人。” “我们的孩子几乎在同一时间出生。 我们会一起去度假。 我们现在跨越了好几代人,‘旅行者’号上的一些年轻人甚至在 [宇宙飞船] 发射时都还没有出生。”

这群兄弟姐妹的韧性和奉献精神在 2012 年 8 月 25 日得到了回报,当时“旅行者 1 号”终于穿过了日球层顶。 但它返回的一些数据令人困惑。 卡明斯说:“我们推迟宣布我们已经到达星际空间,因为我们无法就这一事实达成一致。” “大约有一年的时间进行了很多争论。”

尽管“旅行者 1 号”确实发现了预期的等离子体密度跃升——它的等离子波探测器(古尔内特设计的一种仪器)推断出了 80 倍的增加——但没有迹象表明环境磁场的方向发生了变化。 如果宇宙飞船已经从太阳磁场渗透的区域穿越到一个磁场来自其他恒星的区域,那么这种转变不应该很明显吗? 卡明斯说:“那真是令人震惊。” “这仍然困扰着我。 但很多人正在逐渐接受它。”

当“旅行者 2 号”在 2018 年 11 月到达星际海岸线时,它也没有探测到磁场的变化。 而且,宇宙飞船又增加了一个谜题:它在距离地球 120 天文单位处遇到了日球层顶——与它的双胞胎六年前标记的距离相同。 这与任何理论模型都不符,所有模型都说日球层顶应该与太阳的 11 年周期同步扩张和收缩。 在那段时间里,太阳风有涨有落。 “旅行者 2 号”到达时正值太阳风达到顶峰,如果模型正确的话,这应该会将日球层顶推得比 120 天文单位更远。 克里米吉斯说:“所有理论家都感到意外。” “我认为就‘旅行者’号的发现而言,建模已被发现不足。”

既然“旅行者”号正在为理论家们提供一些真实的现场数据,他们关于太阳圈和星际环境之间相互作用的模型正变得越来越复杂。 亨茨维尔阿拉巴马大学的天体物理学家加里·赞克说:“一般情况是,[我们的太阳] 从一个炎热的电离区域中出现”,并进入银河系中一个斑驳的、部分电离的区域。 炎热区域很可能是在超新星爆发后形成的——一些附近的古代恒星,或者可能是几颗恒星,在其生命的尽头爆炸并加热了空间,在此过程中剥离了原子上的电子。 围绕该区域的边界可以被认为是“有点像海边,到处都是水和波浪在漩涡和混合。 我们正处于那种湍流区域……磁场被扭曲、翻转。 它不像理论家通常喜欢绘制的那种平滑磁场”,尽管看到的湍流程度可能因观测类型而异。 “旅行者”号的数据显示,在大尺度上几乎没有场变化,但在日球层顶周围有许多小尺度波动,这是由太阳圈对星际介质的影响造成的。 有人认为,在某个时候,宇宙飞船将离开那些汹涌的浅滩,最终遇到纯粹的星际磁场。

或者,也许这张图景完全是错误的。 一些研究人员认为,“旅行者”号尚未离开太阳圈。 密歇根大学的空间等离子体科学家、前 NASA 局长伦·A·菲斯克说:“太阳圈和星际介质中的磁场没有理由具有完全相同的方向。” 在过去的几年里,菲斯克和密歇根大学的同事、长期从事“旅行者”任务的科学家乔治·格洛克勒一直在研究一个太阳圈模型,该模型将其边缘向外推了 40 天文单位。

然而,该领域的大多数人都被“旅行者”号测量的银河宇宙射线和等离子体密度的急剧上升所说服。 卡明斯说:“鉴于此”,“很难辩称我们实际上不在星际空间中。 但话又说回来,并非一切都那么吻合。 这就是为什么我们需要星际探测器。”

麦克纳特几十年来一直在推动这项任务。 他和他在约翰·霍普金斯大学的同事最近完成了一份近 500 页的报告,概述了星际探测器的计划,该探测器将于 2036 年发射,并有可能在 15 年内到达日球层顶,比“旅行者 1 号”的飞行时间缩短 20 年。 而且,与“旅行者”任务不同,星际探测器的设计目的就是专门研究日球层顶的外边缘及其周围环境。 在未来两年内,美国国家科学、工程和医学院将决定该任务是否应成为 NASA 未来十年的优先事项之一。

星际探测器可以回答关于日球层顶最基本的问题之一。 麦克纳特问道:“如果我从外面看,这个结构到底是什么样子的?” “我们真的不知道。 这就像试图从金鱼的角度了解金鱼缸是什么样子的。 我们[需要]能够从外面看到碗。” 在某些模型中,当太阳圈以 450,000 英里/小时的速度巡航时,星际物质会像船首周围的水一样平稳地流过它,从而形成整体彗星状。 波士顿大学的天文学家梅拉夫·奥弗及其同事最近开发的一个计算机模型预测,更湍流的动力学使日球层顶呈现出宇宙羊角面包的形状。

麦克纳特说:“你可以在任何好的科学会议上就此引发多场争论”,“但这需要到那里实际进行一些测量才能看到发生了什么。 了解附近的环境是什么样子会很好。”

有些东西会过时——答录机、录像机、便士。 “旅行者”号却不是——它们超越了自己的目的,使用了 50 年前的技术。 克里米吉斯说:“这些仪器上的软件量少之又少。” “没有微处理器——它们不存在!” “旅行者”号的设计者不能依赖数千行代码来帮助操作宇宙飞船。 克里米吉斯说:“总的来说”,“我认为这项任务持续如此之久是因为几乎所有东西都是硬连线的。 今天的工程师不知道如何做到这一点。 我不知道现在是否有可能建造如此简单的宇宙飞船[现在]。“旅行者”号是同类中的最后一个。”

与这些开拓性的航天器告别并非易事。 卡明斯说:“看到它走向终结,真是令人难过。” “但我们确实取得了一些非常了不起的成就。 可能我们永远无法到达日球层顶,但我们做到了。”

“旅行者 2 号”现在有 5 个剩余的功能仪器,“旅行者 1 号”有 4 个。 所有仪器都由一种装置供电,该装置将钚放射性衰变产生的热量转化为电力。 但随着功率输出每年减少约 4 瓦,NASA 不得不进入紧急状态。 两年前,任务工程师关闭了宇宙射线探测器的加热器,该探测器对于确定日球层顶的过境点至关重要。 每个人都预计仪器会失效。

斯皮尔克说:“温度下降了 60 或 70 摄氏度,远远超出任何测试的运行限制”,“但仪器仍在工作。 这真是不可思议。”

最后两个关闭的“旅行者”号仪器可能是磁力计和等离子体科学仪器。 它们包含在航天器的机身中,在那里它们被计算机散发的热量加热。 其他仪器悬挂在一个 43 英尺长的玻璃纤维臂杆上。 多德说:“因此,当你关闭加热器时”,“这些仪器会变得非常非常冷。”

“旅行者”号还能持续多久? 斯皮尔克说:“如果一切顺利,也许我们可以将任务延长到 2030 年代。” “这完全取决于电力。 这是限制因素。”

微小的斑点:“旅行者 1 号”的最后照片之一是从 38 亿英里外拍摄的地球照片,被“旅行者”号科学家卡尔·萨根称为“暗淡蓝点”。 图片来源:NASA/JPL-Caltech

即使在旅行者号完全静默后,它们的旅程仍将继续。再过 16,700 年,旅行者 1 号将飞掠离我们最近的恒星邻居比邻星,旅行者 2 号将在 3,600 年后也飞掠那里。然后它们将继续在银河系中环绕数百万年。即使在我们的太阳坍缩,太阳圈不复存在之后,更不用说那颗暗淡蓝点,它们仍将在那里,或多或少完好无损地存在无数个时代。在它们旅程的某个时刻,它们可能会设法传递最后的信息。这不会通过无线电传输,如果信息被接收到,接收者也不会是人类。

该信息承载在另一种复古技术上:两张唱片。但不是你常见的塑料版本。这些唱片由铜制成,镀金并密封在铝制外壳中。正如被称为金唱片的凹槽中所编码的那样,其中包含图像和声音,旨在传递旅行者号所来自的世界的一些信息。其中有儿童、海豚、舞者和日落的图片;蟋蟀、雨滴和母亲亲吻孩子的的声音;以及 90 分钟的音乐,包括巴赫的勃兰登堡协奏曲第二号和查克·贝里的“约翰尼·B·古德”。

还有一份来自吉米·卡特的讯息,他在旅行者号发射时是美国总统。“我们将这份讯息投向宇宙,”讯息部分写道。“我们希望有一天,在解决了我们面临的问题之后,能够加入银河文明社区。这张唱片代表了我们的希望和决心,以及我们在浩瀚而令人敬畏的宇宙中的善意。”

*编者注(6/22/22):此段在发布后经过编辑,以更正关于 NASA 何时开始关闭旅行者号飞船非必要组件的描述。

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