仰望星空大概是每個人都做過的事,對於很多居住在城市裡的人來說,因為城市嚴重的光汙染,就算有閒暇晚上看看天空,最多也就能看見視星等靠前的那麼些個天體。
五十多年前,在將太空人送入太空,探測器送上月球後,世界上對星空最有行動力的航天專家們就把目光投向了太陽系之外。
加裡·弗蘭德羅
1964年,噴氣推進實驗室的航空航天工程師加裡·弗蘭德羅通過對太陽系行星軌道的計算,在七十年代末,木星、土星、天王星、海王星和冥王星(現在被開除行星行列了)這五顆行星將能連接成一條直線,這是每隔175年才能遇見的窗口。
如果趁著這次機會發射一顆合理規劃軌道的探測器,就可以利用這些行星一次次完成引力彈弓加速,順便探測這些路過的行星。
第二年噴氣推進實驗室正式成立小組對這個概念進行探討,與向每個行星發送單獨的探測器相比,這個想法確實可以在更短的時間和更少的成本下,完成對地球外側行星的探測。
1969年,正值阿波羅11號成功登月的NASA成立了地外行星工作組,小組認為應該把這個任務分成兩部分執行,每次探測三個行星,這個計劃被稱為Grand Tour(壯遊,偉大的旅程),很熟悉的感覺有沒有,2016年三賤客跳槽到亞馬遜的新節目就是這個名字。
這個計劃將在1977年發射第一顆探測器訪問木星、土星和冥王星,而另一顆探測器將在1979年發射升空訪問木星、天王星和海王星。與單次走完五星的Grand Tour相比,這將使總的任務時間從13年縮短到7年半。
這年8月3日,23名科學家聯名向白宮提交Grand Tour計劃,獲得了時任美國總統尼克森的支持。1971年項目組提交任務預算,大約需要9億美元,順便單獨花1億美元研製新型深空探測器,這時國會老爺們再次經典演繹一番,因為才批准太空梭研製計劃,阿波羅計劃的錢還在持續的燒,偉大旅程計劃被直接砍掉。
水手號任務
科學家們只好退而求其次,拿水手號計劃的探測器改出兩顆探測器,只探測木星和土星,任務成本降到了八億美元之內,那個年代瘋狂燒錢的NASA再次夢想成真了。
首發探測器被命名為JST:旨在探測木星、土星和土衛六,第二顆為JSX:作為JST的備份星,如果JST發射順利的話,JSX就可以飛掠木星和土星後前往天王星和海王星。
發射日子定在了1977年的下旬,雖然是兩顆姊妹星,但是JSX針對飛掠觀測泰坦星做了專門的優化。在這年的三月,作為趁著170年一次五星對齊,飛掠完探測目標奔向太陽系外的兩顆探測器,科學家們很不情願將兩顆偉大的探測器叫「水手-木星-土星JST」和「水手-木星-土星JSX」如此枯燥的名字,他們決定重命名。
製作完成的探測器
距離發射只有四個月時,名字終於確定,JST改為「旅行者一號」,JSX改為「旅行者二號」。
1977年8月20日,備份星旅行者二號率先啟程,16天後的9月5日,旅行者一號緊隨其後。
旅行者的計算機使用的是維京號探測器的改進版本,內存只有68 kb,雖然聽起來挺荒謬的,但是在當年,這是最先進的技術。它的主要工作就是命令解碼,對各個設備進行故障檢測和修正任務表,並且要通過調整姿態控制天線指向,讓拋物面天線始終對準地球方向,藉助太陽進行修正。
儘管旅行者二號先出發十六天,但是一號和二號在逃逸地球引力後的環日軌道有所不同,二號更加圓,一號的橢圓形軌道離心率更大,造成一號比二號更早的到達木星和土星。
當旅行者一號在1980年11月抵達土星後,二號直到次年8月才抵達,因為旅行者一號對土衛六泰坦的順利飛掠探測,二號取消備份星的作用,加速開啟了自己偉大的旅程。
因為攜帶的核電池出發時只有470瓦,在探測完木星和土星後,核電池輸出功率降低至三百餘瓦,導致部分設備開始陸續關機,將更多的電力留給通信系統,保證和地球的穩定聯繫。
現在,已經離開太陽系的旅行者們電池輸出功率已經不足200瓦,11臺設備目前只有4臺還在工作;但這樣也不能改變了放射性同位素電池不斷衰減的現實,只能在保持通信的情況下,使用一些低功率儀器。
在2013年拍攝完最後一張照片後,旅行者一號的相機就再未打開,只有低能帶電粒子儀、宇宙射線子系統、磁力儀和等離子波子系統尚在發光發熱。
已經飛行43年零十二天的旅行者,截至昨天總裡程已經達到了150.6 AU,也就是225 億公裡;它目前的速度是16.9 km / s,每小時6萬公裡,按照科學家保守估計,它將在2025年再也無法支持起一臺科研設備的工作。
從那以後,它的電力只能和地球保持聯繫,了解它的情況,它們就像一個耳目健全的人,心力卻衰弱到無法支持,對外界毫無感知,只能通過無線電和地球一問一答,內容不再是任何科研數據和任務清單,互相接收到的電波只能說明對方還在。
飛向星際空間的旅行者一號
在保持目前的速度和方向下,2036年它發回最後一束電波時,距離我們310億公裡遠;它永遠也到不了離太陽系最近的比鄰星,一萬八千多年後,它的航行距離將達到一光年,此時和比鄰星達到最近距離,從比鄰星的側面3.21光年處飛過,100萬年之後將離太陽約50光年。
在宇宙尺度上,這只是剛剛能和隔壁行星系串門罷了,希望未來的星際航海者們能將它們倆超越,如果以慣性飛馳的旅行者們沒有被其它行星系的引力或者文明捕獲的話,它將像太陽系一樣,進入在環繞銀河系中央黑洞的軌道上,成為地球文明留給宇宙的紀念碑。(圖片來自網絡,如侵刪)