家里有孩子在国外的老人都有体会,打电话前得先算时差,这边吃午饭,那边还没起床。不过时差再大,电话拨通了,那头马上就能接。
美国喷气推进实验室有一位工程师,现在给"孩子"捎句话要等上两天。旅行者项目经理苏茜·多德打过一个比方:"如果我在周一早上8点发出命令说'早上好,旅行者1号',那么我会在周三早上大约8点收到旅行者1号的回复"。
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这个"孩子"今年49岁。天文专家根据NASA的数据推算,它将于2026年11月13日抵达距离地球259亿公里的位置,也就是光在真空中行进一天的距离。离现在只剩半个月了。
拿探测器飞多远来比,美国把中国和印度甩开了好几十倍。这个差距跟钱有关,但更要紧的是两样东西:一是出发的年份,二是飞到太阳照不到的地方以后还有没有电。中国和印度都在补这两课,补的速度不一样。
旅行者1号是1977年9月走的。那几年木星、土星、天王星、海王星恰好排成一串,这样的排列一百多年才有一次。探测器从一颗行星旁边飞过,借它的引力加速,再奔向下一颗。旅行者号沿途都是这样借力加速,省下了大量燃料。
它的出发时间就决定了它能飞多远。三年前它已经飞到240亿公里开外,以后每年还要往外再走五亿多公里。后来的探测器发射得再晚几年,都赶不上那次行星排列,也就追不上它。
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第二样东西是电。木星以外阳光很弱,太阳能板几乎发不出电,旅行者号带的是钚-238核电池,靠放射性衰变发热来发电。这种电池能用几十年,只是发电量一年比一年少,两艘探测器每年大约损失4瓦电力。
今年它的电已经很紧了。2月27日,在一次例行的计划翻滚机动中,旅行者1号的电力水平意外下降,团队决定提前动手。工程师于4月17日向旅行者1号发送指令,关闭了其上搭载的低能带电粒子实验仪器。
这台仪器从发射那天起几乎没停过。关掉以后,10台仪器仅余2台在运行。按目前的估计,它使用钚-238放射性同位素热电机供电,预计到2030年代初能量将会耗尽。
再看中国。中国的探测器都靠太阳能,所以基本在火星轨道以内活动。最远的一次是2021年秋天,火星转到太阳背后,天问一号跟着到了离地球约4亿公里的地方,地面和它断了一个月联系,那段时间全靠探测器自己维持运转。
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最早飞出地月空间的是嫦娥二号。2012年12月,它在离地球约700万公里的地方从图塔蒂斯小行星旁边飞过,最近只隔3.2公里,后来一直往深空走,按当时的测算最远能到约3亿公里。那时中国刚开始做深空探测,用的是探月任务剩下的探测器,能飞这么远已经超出原先的计划。
今年7月传来的是新消息。国家航天局宣布,天问二号探测器历经约400天、行程约10亿千米的"追星"之旅,于近日与小行星2016HO3成功交会,到达距离小行星20千米处,开始科学探测。
它靠近目标的过程是一步一步来的。2026年6月6日,探测器首次捕获到小行星;6月7日,在距离小行星3万千米处实施捕获控制,实现与小行星共面飞行;6月19日,到达距离小行星2000千米处。
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这一路还有个额外成果。原先人们只能用地面望远镜给这颗小行星定位,误差很大,天问二号靠近时一边飞一边拍,将之前仅依靠地基观测所确定的小行星位置误差,由上百千米减小到千米量级,这些数据已经向全世界公开。
10亿公里是天问二号绕着太阳走过的路程,它离地球其实不远。这颗小行星的公转周期和地球差不多,常年跟在地球附近,所以被叫作地球的"准卫星"。地面对小行星的大小只有个粗略估计,直径约30—100米,可能呈细长形,约27—30.5分钟自转一周。
难的是在这么小的东西上取土。它的引力几乎可以忽略,探测器轻轻一碰就可能被弹开。天问二号计划着陆在该小行星表面上以采集100克或以上的表岩屑样本,按计划明年4月离开,把样品送回地球后,再对主带彗星311P开展伴飞探测。
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10月13日的消息说,天问二号正开展伴飞探测,为采样返回做准备。小行星的来历还没有定论:一种看法是月球被撞后溅出来的碎块,另一种看法是它从小行星带迁移过来的。等样品带回来,这个问题有望得到答案。
印度的路子不一样。2013年11月,印度发射"曼加里安"号火星轨道探测器,整个项目只花了45亿卢比,约合7400万美元,比不少好莱坞大片的成本还低。2014年9月它进入火星轨道,印度成了亚洲第一个做到这件事的国家。
它的设计寿命是半年,结果在火星轨道上转了八年。2016年火星离地球最近的时候,它离家只有七千多万公里。到了2022年,它碰上一次长达七个半小时的日食,电池只能撑一个多小时,电耗光以后就再也联系不上了。
印度这几年把主要力气放在月球和载人飞行上。2023年月船三号在月球南极附近着陆,太阳探测器"阿迪蒂亚-L1"停在约150万公里外,常年对着太阳观测。载人项目"加甘扬"一再推迟,今年8月印方公布,首个无人轨道级任务推迟至2026年四季度。
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印度的计划是先发四次无人飞船,载人飞行排在后面,目标是将3名航天员送入近地轨道,完成3天在轨驻留并安全返回。印度花钱少,进度也慢,一个任务往往要推好几年。
中国也有推迟的时候。原定8月24日发射的嫦娥七号要去月球南极找水冰,结果发射前一天公布,本着稳妥可靠、万无一失的原则,经综合研判,嫦娥七号任务不满足发射条件,不能在今年预定窗口实施。一般认为跟当时在附近海面徘徊的台风有关,新的发射时间预计在明年。
回到开头那两样东西。出发的年份已经改不了,1977年那样的行星排列不会再来,要再造一个"旅行者",只能靠更大的火箭和更长的飞行时间。电的问题能解决,要去木星、土星,就得有大面积的太阳能板,或者有自己的核电池。
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中国的计划已经朝这个方向排了。天问二号要在太空里飞十年左右,后续还有木星系探测。印度眼下主要在近地轨道上打基础。三个国家现在差在哪儿、能不能追上,主要看这两样东西补得怎么样。
旅行者1号还要继续往外飞,在大约四万年之后,近距离接触另一颗恒星"Gliese 445"。只是十年后它就发不出信号了。到那时,多德团队这样等两天才收到一句回话的日子也就结束了。
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