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1977年9月,“旅行者1號(hào)”發(fā)射。

“旅行者2號(hào)”比1號(hào)先發(fā)射,但很快被超越
9月12日,美國(guó)愛(ài)荷華大學(xué)的唐納德·格尼特及其同事在《科學(xué)》雜志發(fā)表報(bào)告,證實(shí)了“旅行者1號(hào)”已經(jīng)在去年進(jìn)入了星際空間,成為了人類(lèi)歷史上第一個(gè)到達(dá)星際空間的人造物。這一消息隨后被美國(guó)宇航局(NASA)確認(rèn)并公之于眾。
“這是太空飛行史上一座偉大的里程碑,簡(jiǎn)直可以和人類(lèi)第一次登月相提并論。”在接受新京報(bào)記者采訪(fǎng)時(shí),格尼特說(shuō)。
1977年9月5日,“旅行者1號(hào)”發(fā)射升空,從此,它沿著離開(kāi)太陽(yáng)系的軌跡,一路飛奔而去,永不回頭;而在地面上,36年來(lái),卻有一支團(tuán)隊(duì)一直在注視著它,跟隨著它的腳步,向世人展示那浩瀚未知的外太空世界,一代接一代,從黑發(fā)到白頭……
180年一遇 兄弟倆連訪(fǎng)四星
“我們派出了一個(gè)旅行家,帶著人類(lèi)的信息,在銀河里旅行。”
在最初發(fā)射時(shí),人們并未期望“旅行者1號(hào)”和它的哥哥“旅行者2號(hào)”能夠走得如此之遠(yuǎn)。“最初的目標(biāo)是到達(dá)木星和土星。” 唐納德·格尼特對(duì)新京報(bào)記者說(shuō)。“上世紀(jì)70年代初期,人們認(rèn)識(shí)到木星、土星、天王星和海王星的幾何位置,可以允許一艘天空飛船以平滑的弧線(xiàn)軌跡一次飛過(guò)。不過(guò),由于這些星體以不同的速度繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn),上述情況每180年才發(fā)生一次。因此要執(zhí)行這樣的一項(xiàng)任務(wù),我們必須在1977年8月底或者9月初發(fā)射飛船。”
這項(xiàng)計(jì)劃被叫做“大旅行”,美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)了這一計(jì)劃,一共制造了兩艘太空探測(cè)器,分別叫做旅行者1號(hào)和2號(hào)。旅行者1號(hào)于當(dāng)年9月5日發(fā)射,飛向木星和土星,之后以逃逸軌跡遠(yuǎn)離太陽(yáng)而去。旅行者2號(hào)要早幾個(gè)星期發(fā)射,在成功造訪(fǎng)了這四顆行星——木星、土星、天王星和海王星后,也遠(yuǎn)離太陽(yáng)而去。
“旅行者1號(hào)”發(fā)射那年,目前美國(guó)宇航局“旅行者”項(xiàng)目經(jīng)理蘇珊娜·多德才16歲。當(dāng)時(shí),她壓根未想到自己后來(lái)會(huì)和那艘隨著火箭騰空而起的探測(cè)器聯(lián)系在一起。“那個(gè)時(shí)候,我更多的時(shí)間是花在了考駕照上。”在接受新京報(bào)記者采訪(fǎng)時(shí),蘇珊娜說(shuō)。直到上了大學(xué),她才注意到了這個(gè)項(xiàng)目。
大學(xué)畢業(yè)后,擁有華盛頓惠特曼學(xué)院數(shù)學(xué)學(xué)士和加州理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)位的她,得到了很多的工作機(jī)會(huì)。但她在眾多的選擇中,蘇珊娜毫不猶豫地選擇了NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)下的旅行者項(xiàng)目。“那時(shí)候,旅行者正要飛往天王星。沒(méi)有任何航天器曾經(jīng)到訪(fǎng)過(guò)它,而且沒(méi)有任何航天器打算去到訪(fǎng)天王星,這是一生一次的機(jī)會(huì)!”
加入“旅行者”項(xiàng)目讓蘇珊娜倍加興奮。“1986年那會(huì),旅行者號(hào)開(kāi)始接近天王星,那時(shí)所有的科學(xué)家、媒體都來(lái)了,大家都很興奮。”而蘇珊娜即將加入的團(tuán)隊(duì)則能夠直接看到“旅行者”號(hào)發(fā)來(lái)的圖像,這令她更加激動(dòng)。
“我記得當(dāng)時(shí)接近行星的時(shí)候,每天旅行者窗外的行星都大一點(diǎn),每一天都大一點(diǎn),很快,行星就充斥了所有的視野,這很令人激動(dòng),特別是天王星和海王星,因?yàn)閺牡孛嫔鲜强床坏竭@么清晰的圖像的。”
但此后,在經(jīng)歷過(guò)飛掠天王星、海王星的熱潮之后,“旅行者號(hào)”遭遇了一段“冷遇期”。“躍過(guò)行星之后,就沒(méi)有什么可看了,都是一片漆黑,偶爾看到一點(diǎn)點(diǎn)別的星球的亮光,沒(méi)有什么特別的東西。”
很長(zhǎng)一段時(shí)間,“旅行者號(hào)”傳回的數(shù)據(jù)幾乎沒(méi)有多少變化,人們開(kāi)始懷疑,是否還有必要在這個(gè)項(xiàng)目上砸那么多的錢(qián)。
36年追隨 科學(xué)家鬢滿(mǎn)霜
“我們最大的擔(dān)憂(yōu),其實(shí)是資金。”負(fù)責(zé)跟蹤“旅行者號(hào)”,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的加里·贊克對(duì)新京報(bào)記者說(shuō)。他從20多歲開(kāi)始,便一直參與“旅行者號(hào)”的科研工作。
“因?yàn)闆](méi)有人知道旅行者到底要飛多久,才能到達(dá)日球?qū)优c星際物質(zhì)的邊界。所以,我們擔(dān)心項(xiàng)目的資金會(huì)被砍掉。” 贊克說(shuō)。
的確,在上世紀(jì)90年代到新世紀(jì)初那些年,“旅行者號(hào)”的預(yù)算減少了,團(tuán)隊(duì)成員也減少了, 蘇珊娜也因?yàn)楣ぷ髡{(diào)動(dòng)到了另外一個(gè)望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目,她和朋友都擔(dān)心,項(xiàng)目還會(huì)不會(huì)繼續(xù)下去。
“我們有過(guò)焦慮擔(dān)憂(yōu)的時(shí)刻,有過(guò)沮喪的時(shí)刻,但是我們從沒(méi)有失去過(guò)信心。”贊克說(shuō)。
贊克的自信后來(lái)得到了證明。
在堅(jiān)持多年之后,“旅行者”不負(fù)眾望,不斷傳回激動(dòng)人心的消息。2004年,“旅行者1號(hào)”跨過(guò)了“邊界激波”(太陽(yáng)風(fēng)由于接觸到星際介質(zhì)而開(kāi)始減速的區(qū)域),太陽(yáng)粒子開(kāi)始減速,那是“旅行者”第一次進(jìn)入一個(gè)新的區(qū)域。到2007年,“旅行者2號(hào)”也跨過(guò)了“邊界激波”。
如今,“旅行者1號(hào)”進(jìn)入星際空間,讓這位孤獨(dú)的太空旅者再次成為國(guó)際輿論的焦點(diǎn),它成為人類(lèi)在星際空間的第一位使者。而此時(shí)的贊克,雙鬢早已爬滿(mǎn)了白發(fā)。他的身份,也由當(dāng)初一名剛畢業(yè)的大學(xué)生,升級(jí)為美國(guó)著名的天體物理學(xué)家。
12年新生 星際空間人類(lèi)使者
21世紀(jì)第一個(gè)10年間“旅行者號(hào)”的新發(fā)現(xiàn),讓兩架探測(cè)器重獲新生。
“這個(gè)時(shí)候,事情發(fā)生了改變,無(wú)論是科學(xué)界還是公眾,都又關(guān)注起這個(gè)利用幾十年的舊技術(shù)還堅(jiān)持在太空飛行不息的探測(cè)器。”蘇珊娜說(shuō)。
蘇珊娜也重新回到了這個(gè)開(kāi)啟她職業(yè)生涯的團(tuán)隊(duì)。“2010年時(shí),‘旅行者號(hào)’的項(xiàng)目經(jīng)理退休了,于是他們問(wèn)我是不是愿意過(guò)來(lái),我說(shuō):當(dāng)然了,于是我就回來(lái)了。”重新回歸的感覺(jué)很好,“就像你原來(lái)在一艘船上只是做普通的水手,后來(lái)你走了,發(fā)展自己的職業(yè),但回來(lái)后,做了船長(zhǎng),我覺(jué)得我很幸運(yùn)。”
“旅行者”在太空中探索的36年里,在地球上的它的“伙伴們”也不斷發(fā)生變化,有人來(lái),有人走,也有人一直在堅(jiān)持。
“我們團(tuán)隊(duì)一共有12個(gè)工程師,別的還有各種科學(xué)家。”蘇珊娜對(duì)記者說(shuō),“一部分人是像我這樣,中間參與進(jìn)來(lái),進(jìn)進(jìn)出出的,有的做了25年之久,有幾個(gè)工程師做了30年,還有2個(gè)人是從頭到尾就參與的。” 蘇珊娜對(duì)這些人心存敬意,“旅行者最大的貢獻(xiàn)者是長(zhǎng)期呆在這個(gè)項(xiàng)目中做工作的科學(xué)家和工程師。”
“我們派出了一個(gè)旅行家,帶著我們的信息,在銀河里旅行。” 蘇珊娜說(shuō),兩艘旅行者都攜帶有“黃金唱片”,這是源于美國(guó)著名的天文學(xué)家卡爾·薩根的創(chuàng)意。唱片中包含了聯(lián)合國(guó)秘書(shū)長(zhǎng)和美國(guó)總統(tǒng)的問(wèn)候語(yǔ),地球上各種生命,以及他們的圖片、聲音。
“旅行者號(hào)”使用的是核能電池。這幫助兄弟倆能在太空中工作36年之久。但它們的電池,也在逐漸耗盡。為省電,從2007年開(kāi)始,一些儀器被關(guān)閉。
在飛過(guò)最后一個(gè)行星之后,兩個(gè)“旅行者號(hào)”的攝像頭都被關(guān)掉。“現(xiàn)在已經(jīng)沒(méi)有攝像頭了。”蘇珊娜說(shuō),“攝像頭是為了拍攝近距離的東西,比如行星,而不是為了拍攝遙遠(yuǎn)的恒星,所以就沒(méi)什么可拍的了。我們也希望能夠節(jié)約用電,把電力用在其他儀器上。另外,也是為了節(jié)省內(nèi)存。”
1977年美國(guó)發(fā)射“旅行者號(hào)”時(shí),技術(shù)遠(yuǎn)沒(méi)現(xiàn)在這么先進(jìn)。蘇珊娜說(shuō),“整個(gè)“旅行者1號(hào)”的內(nèi)存,只有68KB,而現(xiàn)在智能手機(jī)的內(nèi)存都是它的24萬(wàn)倍,但我不指望我的手機(jī)能用36年。”
目前,“旅行者1號(hào)”正以每秒至少16.7公里的速度,飛向浩淼的星際空間。
蘇珊娜說(shuō),從視覺(jué)上來(lái)說(shuō),現(xiàn)在的“旅行者1號(hào)”所在的星際空間和日球?qū)永锩娌](méi)有太大的區(qū)別,都是漆黑的宇宙。但是,從觸感上,就大不一樣了。“飛行器上的儀器可以感覺(jué)到太陽(yáng)風(fēng)從哪兒來(lái),有多少帶電粒子在旁邊,可以測(cè)量太陽(yáng)磁場(chǎng),可以測(cè)量等離子體密度,你可以把來(lái)自太陽(yáng)和來(lái)自星際空間的等離子體想象成一種壓力,那飛行器就可以感覺(jué)到里外不同的壓力。”
幾年來(lái),關(guān)于“旅行者1號(hào)”抵達(dá)星際空間的消息傳過(guò)好幾次。但最終在上月有了確定的答案。回想起那一刻,蘇珊娜依舊掩飾不住語(yǔ)氣中的興奮與自豪。
“當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生明顯變化時(shí),我們都很興奮,我們把數(shù)據(jù)交給專(zhuān)門(mén)進(jìn)行分析的科學(xué)家,盼望著他們?cè)缭绨褦?shù)據(jù)的意義分析出來(lái)。當(dāng)他們說(shuō),行了,這回真的到了時(shí),我們感到特別興奮。我們興奮地一直在說(shuō)這個(gè)事,但是說(shuō)好不要透露給媒體,在開(kāi)發(fā)布會(huì)之前要保持秘密,但是還是沒(méi)成功,秘密太難保守了,因?yàn)榇蠹覍?shí)在太興奮了。”
“‘旅行者1號(hào)’現(xiàn)在即將掀開(kāi)旅程中最新的一頁(yè),去探索星際空間。”贊克無(wú)比興奮地對(duì)記者說(shuō)。
這位伴隨著“旅行者號(hào)”成長(zhǎng)起來(lái)的物理學(xué)家說(shuō),人類(lèi)此前對(duì)星際空間的了解,都來(lái)自于日球?qū)右詢(xún)?nèi)的觀(guān)察和測(cè)量,或是很遙遠(yuǎn)的觀(guān)察。而現(xiàn)在,我們將第一次能夠在真正的星際空間中觀(guān)察它們。“這將帶給我們前所未有的、獨(dú)一無(wú)二的對(duì)于星際介質(zhì)的了解,從低能量粒子到高能(宇宙射線(xiàn)),磁場(chǎng),輻射等等。這將是非凡的經(jīng)歷,此生不會(huì)再有第二次”!
“旅行者1號(hào)”有四個(gè)儀器,三個(gè)分別測(cè)量磁場(chǎng)、低能粒子和宇宙射線(xiàn),還有一個(gè)是通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波振動(dòng)間接測(cè)量等離子體密度。這次地面團(tuán)隊(duì)對(duì)“旅行者1號(hào)”位置的判斷就是基于無(wú)線(xiàn)電波的振動(dòng)頻率發(fā)生的變化。去年3月,太陽(yáng)曾發(fā)生一次大爆發(fā),13個(gè)月后才影響了“旅行者1號(hào)”無(wú)線(xiàn)電波的振動(dòng)頻率,就像撥動(dòng)小提琴上的弦。
目前,地面團(tuán)隊(duì)唯一能控制的是兩艘探測(cè)器上的旋轉(zhuǎn)天線(xiàn),可以讓它360度旋轉(zhuǎn),以實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器周邊環(huán)境全方位的測(cè)量,“其他的我們都控制不了。”不過(guò),即便是這樣的控制,也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出在地球上的人們的想象,如今,“旅行者1號(hào)”距離地球已有180億公里遠(yuǎn),它的信號(hào)到達(dá)地球需要整整17個(gè)小時(shí),且已經(jīng)微弱到只有十萬(wàn)兆分之一瓦。
“旅行者1號(hào)”的核能電池,還能維持它的科學(xué)儀器運(yùn)作13年。
59年相知 老朋友終將言別
地球與太陽(yáng)之間的距離為一個(gè)天文單位,約為1.5億公里。而現(xiàn)在,“旅行者1號(hào)”在距離太陽(yáng)125個(gè)天文單位的地方,而且,還會(huì)越來(lái)越遠(yuǎn)。由于電池總有耗盡的一天,告別,將終不可免。
按照計(jì)劃,到2020年,地面團(tuán)隊(duì)將一個(gè)個(gè)地關(guān)閉”旅行者1號(hào)”上的科學(xué)儀器,到2025年,科學(xué)儀器全部關(guān)閉,“到那時(shí),我們還可以知道它是否還在健康地飛行,但已經(jīng)不知道它身邊的環(huán)境如何了。”蘇珊娜說(shuō)。而到2036年,連訊號(hào)傳輸?shù)碾娏Χ紝⑾拇M,“那個(gè)時(shí)候我們將關(guān)閉工程設(shè)備,這就意味著信號(hào)傳輸?shù)慕Y(jié)束、意味著溝通的結(jié)束。”
“每個(gè)科學(xué)家都希望自己的儀器是最后一個(gè)關(guān)閉的。”
等到2036年之后,“旅行者1號(hào)”將成為一個(gè)沉默的信使,載著帶有人類(lèi)訊息的“金唱片”,游蕩在宇宙。 贊克預(yù)測(cè),“失去動(dòng)力之后,它會(huì)繞著我們的銀河系運(yùn)轉(zhuǎn),可能會(huì)轉(zhuǎn)上十億年甚至更久,因?yàn)樗腿魏文軌驓缢臇|西相撞的可能性非常小。所以,它可能是有史以來(lái)最長(zhǎng)久的人造物。”。
贊克說(shuō),當(dāng)切斷旅行者的聯(lián)系后,項(xiàng)目將關(guān)閉,大部分參與的人也將退休,“他們已經(jīng)工作很長(zhǎng)時(shí)間了,另外的人會(huì)去別的崗位,但我相信所有參與的人都會(huì)說(shuō),‘旅行者’是他們從事的最好的工作,大家就像是一個(gè)大家庭一樣。”
“真的到切斷聯(lián)系的那一天,我們都會(huì)很悲傷,即使不再聯(lián)系了,我們也會(huì)想念它。”談到20多年后的離別,蘇珊娜有點(diǎn)感傷,“‘旅行者’就像一個(gè)老友,她的工作是穿越太空,你認(rèn)識(shí)她已經(jīng)36年了,它有困難的時(shí)候你幫助她,她發(fā)現(xiàn)新東西的時(shí)候你在場(chǎng),但現(xiàn)在,她已經(jīng)是老年人了,距離有溝通的生命的終結(jié)已經(jīng)很近了。她是我職業(yè)的一大部分,是我個(gè)人的一大部分,就像自己家庭成員一樣,我希望能夠陪伴她到底。”
■ 背景
錢(qián)學(xué)森參與創(chuàng)建的實(shí)驗(yàn)室
“旅行者”的地面團(tuán)隊(duì)隸屬于美國(guó)噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,位于加州帕薩迪那。實(shí)驗(yàn)室始建于1936年,錢(qián)學(xué)森當(dāng)時(shí)也參與了這一實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)建。盡管被稱(chēng)之為噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,它從來(lái)沒(méi)有進(jìn)行過(guò)推進(jìn)器或其他類(lèi)型的噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的研究工作。作為美國(guó)宇航局下屬機(jī)構(gòu),噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室主要負(fù)責(zé)為美國(guó)宇航局開(kāi)發(fā)和管理無(wú)人太空探測(cè)任務(wù)。目前有全職科研人員和其他雇員約5000名。
“旅行者1號(hào)”的36年之旅
1977年9月5日
從美國(guó)卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射。(1977年8月20日,“旅行者2號(hào)”發(fā)射。)
1977年12月10日
進(jìn)入小行星帶(火星和木星軌道之間的小行星密集區(qū)域)。
1977年12月19日
由于獲得意外的引力加速,超過(guò)“旅行者2號(hào)”。
1978年9月8日
離開(kāi)小行星帶。
1979年1月6日
開(kāi)始觀(guān)測(cè)木星,最近時(shí)距離34.9萬(wàn)公里。(“旅行者2號(hào)”抵達(dá)的時(shí)間為同年4月25日)
1980年8月22日
開(kāi)始觀(guān)測(cè)土星,最近時(shí)距土星最高云層12.4萬(wàn)公里。(“旅行者2號(hào)”抵達(dá)的時(shí)間為次年6月)
1980年12月14日
終止行星探測(cè)任務(wù)。
1990年2月14日
完成了太陽(yáng)系“全家福”的最后一張照片。
1998年2月17日
超越比它早發(fā)射5年多的探測(cè)器“先驅(qū)者10號(hào)”(2003年1月失去聯(lián)系)。
2004年12月
進(jìn)入日鞘(日球?qū)禹敽徒K端震波間的區(qū)域,是太陽(yáng)系邊界)。
2007年至2008年
相繼關(guān)閉三個(gè)探測(cè)設(shè)備。
2012年8月25日
正式進(jìn)入星際空間。
旅行者2號(hào)
1985年11月4日
開(kāi)始觀(guān)測(cè)天王星。最近距離天王星云層頂部8.1萬(wàn)公里。
1989年6月5日
開(kāi)始觀(guān)測(cè)海王星。
1989年10月2日
終止行星觀(guān)測(cè)任務(wù),開(kāi)始朝星際空間航行。
目前
緊隨“旅行者1號(hào)”,接近太陽(yáng)系邊緣。
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