再过5天,一艘老探测器要创下新纪录。2026年11月18日,旅行者1号将飞到距离地球一光日的地方。
一光日约合259亿公里,也就是173.14个天文单位。这么远的距离,无线电信号要走整整一天。旅行者号的项目经理打过一个比方:周一早上8点发一句"早上好",要到周三早上8点前后才能收到它的回音。
旅行者1号和2号都是1977年发射的,明年就满50年了。半个世纪里,它们飞过了木星、土星、天王星和海王星,可直到今天,它们还没有真正飞出太阳系。
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先看它们这些年的处境。2023年11月,旅行者1号突然发回一堆看不懂的乱码,地面团队排查了好几个月,才确认是飞行数据系统里的一块存储芯片坏了。
工程师只能远程把程序挪到别的内存区域。2024年6月,NASA宣布它的科学仪器全部恢复回传数据。在上百亿公里外给一台近50年前的电脑"做手术",听着就让人捏一把汗。
两艘探测器走的路线也不一样。旅行者1号在1980年探测完土星后,飞出了黄道面,也就是地球和其他行星公转所在的轨道平面,此后大致朝蛇夫座方向飞去。
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旅行者2号在1989年探测完海王星后,朝黄道面下方的孔雀座方向飞去。两个兄弟一上一下,背对背离开了太阳系的圆盘。
2024年,旅行者1号离地球约163个天文单位,旅行者2号约136个天文单位,大约204亿公里。到现在,这两个数字还在增加。
那它们到底飞没飞出太阳系?这要看太阳系的边界怎么划。
如果按太阳磁场来划,答案是飞出去了。太阳不停地往外吹出等离子体,也就是太阳风。
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太阳风一路吹到很远的地方,和星际物质顶在一起,堆出一道"墙",围成一个巨大的气泡,这个气泡叫日球层。太阳本身也在运动,所以日球层的样子像一颗彗星,有头部也有尾巴。
2012年8月,旅行者1号从头部穿过日球层顶,当时仪器测到的等离子体密度一下子增加了约40倍,科学家据此判断它已经越过边界。2018年11月,旅行者2号也穿了过去。从这个角度说,它们已经进入了星际空间。
可如果按太阳引力来划,旅行者号离"出门"还差得远。太阳引力能管到的最远处,一般认为是奥尔特云。
它被认为是由无数冰质小天体组成的巨大球壳,小的只有几米,大的有几百公里,把整个太阳系包在里面,很多长周期彗星就来自这里。它的内层比较扁,像个盘子,有时也叫希尔斯云。
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外层天体离太阳太远,经常受到路过恒星的拉扯,有时会被推向内太阳系,变成拖着长尾巴的彗星。奥尔特云大约从距太阳1000个天文单位处开始,一直延伸到约10万个天文单位,差不多1.6光年。不过,到现在也没有人直接看到过它,它的存在主要是从彗星的轨道反推出来的。
可怕的地方就在这里。按现在的速度,旅行者1号要再飞大约300年才能到达奥尔特云的内边缘,要彻底穿过它,大约还要3万年。
离太阳最近的恒星是比邻星,约4.24光年远。旅行者1号飞了49年,走过的路程还不到这段距离的千分之一。
以每秒约17公里的速度,飞完这段距离要七万多年。人类造出过的最快、最远的探测器,放到恒星之间的尺度上,就像在一个巨大的操场上刚挪了半步。凭现在的推进技术,人类想在有生之年把飞船送到另一颗恒星,几乎不可能。
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更现实的问题是电。旅行者号靠放射性同位素热电发电机供电,燃料是钚-238。
钚在衰变,电量也就一年年往下掉。NASA说两艘探测器每年各少大约4瓦电。
为了省电,团队只能一件件关掉仪器。2026年4月17日,工程师关掉了旅行者1号上的低能带电粒子实验仪,这台仪器从发射那天起几乎没停过。
每艘探测器原本带着10套仪器,到现在已经关掉了7套。旅行者1号现在只剩两台仪器还在工作,一台监听等离子体波,一台测量磁场。
工程师也想了些办法。他们设计了一套叫"大爆炸"的节电操作,一次性关掉几台耗电设备,换上更省电的替代品。
7月先在旅行者2号上做,结果三台科学仪器至少能多工作一年。9月初,旅行者1号也完成了同样的操作,比旅行者2号晚了大约6周。
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可没过多久又出了状况:10月18日和19日,旅行者1号两次没有按计划回信号,直到20日才重新联系上。事后查明,它的一组推进器停了,由备用推进器接替工作。这种在电量边缘反复试探的日子,恐怕以后会越来越多。
再说通讯。两艘探测器背上都有一口大锅一样的高增益天线,收发数据全靠它,前提是锅口必须对准地球。
2023年7月21日,地面发出的一组指令出了差错,让旅行者2号的天线偏离了约2度,地球一下子收不到它的信号了。澳大利亚堪培拉的深空网络站随后用大功率向它喊话,让它把天线转回来。8月4日,联系恢复了。
地面上负责和它们联系的,是NASA的深空网络。三个站点分布在美国、西班牙和澳大利亚,大致在全球隔开分布,不管探测器在哪个方向,总有一个站能对准它。即便如此,信号还是非常弱,传输速率只有每秒160比特,比几十年前的拨号上网还慢得多。
估计到2036年前后,它们会超出深空网络的接收范围,电也会差不多耗尽。到那时,两兄弟会和地球彻底断了联系,成为宇宙里两块沉默的金属。
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它们身上各带着一张镀金唱片,录着地球的声音、音乐和几十种语言的问候。也许永远不会有人听到,但想想就觉得心里一软:人类曾经很认真地准备过一场自我介绍。
被困在太阳系,这个结论听上去有些丧气,可科学研究从来都是一点一点往外推的。旅行者号是半个世纪前的技术,而它们没测到的东西还很多,比如日球层的整体形状、星际介质的细节。中国也在为这一步做准备。"十五五"规划纲要草案把"深空探索"列入重大工程项目,提出要论证实施太阳系边际探测工程,此前公开的目标是力争2050年前后飞抵太阳系边际。
一艘探测器飞49年,还没走出太阳的"后院",这确实让人有点泄气。可另一方面,当年为它设计轨道、写程序的人,很多已经不在了,它却还在一点点往远处飞。人类暂时离不开太阳系,但看得越来越远。
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