1977年8月20日和9月5日，美國國家航空航天局（NASA）先后發射了兩枚名為“旅行者號”（Voyager）的探測器。它們是人類最著名的外層星系空間探測器，兩個姊妹探測器沿著兩條不同的軌道，向著太陽系外飛行。

雖然“旅行者1號”目前仍在正常運行，但據報道稱，科學家最近注意到該探測器姿態關節和控制系統（AACS）的數據並不能反映飛船的實際情況，“所有跡象都表明AACS仍在工作，但它返回的遙測數據無效，比如看上去像是隨機數，或者不在設定好對應某種狀態的數據范圍內”。“旅行者2號”探測器目前倒是運轉正常。不得不說，它們都已經老了，能源也在不斷衰減，盡管任務團隊已經關閉了一些組件來節省能量，但目前估計也隻能讓探測器繼續工作到2025年。

在“旅行者號”或將退役之際，我們來盤點一些與“旅行者號”相關的科學問題，致敬人類太空探索的先行者。

“旅行者號”飛出太陽系了嗎？

經常有媒體報道說“旅行者號”已經飛到太陽系之外，這實際上大錯特錯，再給它1萬年也飛不出去。NASA曾宣布的“旅行者號”飛出了“邊界層”，也就是“日球層”，這個層究竟是一個什麼樣的層？

其實，看似空無一物的太陽系空間，充滿了太陽大氣放出的等離子體帶電粒子流，被稱為太陽風，其中73%是氫（質子），25%是氦（α粒子）。太陽風離開太陽后還會加速到超聲速，平均可達每秒300—700千米，但會在遠離太陽的區域與星際物質碰撞並減速，甚至停下來。作一個簡單的比喻，日球層就好像太陽風吹進星際空間物質中的氣泡，氣泡的邊界就是“旅行者號”穿越過的邊界，距離地球大約180億千米，目前“旅行者號”的飛行距離已超過200億千米。

“旅行者號”用的是什麼能源？

雖然對於飛行在太陽系中的探測器而言，太陽的能量近乎無窮無盡。但“旅行者號”飛行到距離太陽較遠的區域，太陽的光照強度其實已經非常弱了，難以用來發電，所以“旅行者號”飛船的供能主要依靠內置的核電池，它被設計為可以供能到2025年。

憑借這個核電池就足以讓“旅行者號”飛行超過200億千米嗎？當然也不是。人造探測器能夠離開地球進入太空，主要依靠帶它擺脫地心引力的龐大火箭動力。進入太空之后，阻力近乎為0，探測器可以靠慣性飛行。雖然，探測器受到了像太陽這樣巨型天體的引力制約，但巨型天體的引力也給了探測器“借力”的機會，探測器可以利用“引力彈弓”的效應加速，不斷達到更高的速度。

什麼是“引力彈弓”？就好比高速飛過來的足球，再用力踢出去，球可能飛得會比來時更快。“旅行者號”在經過幾次“引力彈弓”加速后，每次速度都能大幅提高。

“旅行者號”攜帶了一定的燃料，用於不斷對飛行姿態和軌道進行“微調”，借助多次“引力彈弓”加速作用之后，在45年間才能飛到如此之遠的深空。

距離那麼遠，“旅行者號”能跟地球聯絡上嗎？

“旅行者號”曾在上百億千米外將遙遠行星的照片發送回來，這就說明它們與地球是可以通信的。為什麼與地球相距這麼遠，“旅行者號”還沒“失聯”？其實，它的通信方法很普通，就是用無線電通信，跟我們日常生活中的手機通信是一個原理。“旅行者號”的頂端裝有一個外形酷似一口鍋、直徑達3.7米的拋物面天線，主要就是為了能跟地球之間收發無線電。

不過，我們去爬山的時候就很容易因為附近沒有基站而找不到手機信號，茫茫宇宙中，信號是何等微弱，“旅行者號”天線再大也有極限，這就需要地球上有非常強大的天線，來接收“旅行者號”從宇宙深處發回的信號。

NASA於20世紀60年代開始建造深空網絡（DSN），由直徑達70米的巨大天線組成。后來用於“旅行者號”信號接收的3個主要站點，分別為“戈爾德斯通深空站”“馬德裡深空站”以及“堪培拉深空站”。這3個站點在經度方面分布均勻，可以避免因地球自轉而產生的“通信盲區”，從而實現與“旅行者號”全天24小時的不間斷通信。

近年來，中國科學家正在論証太陽邊際探測的重要性和可行性，歐洲最近也提案了新的太陽邊際探測器計劃。今年3月，全國政協常委、中國探月工程總設計師吳偉仁在接受採訪時曾表示，中國正在組織專家深化論証太陽系邊際探測方案，計劃於2049年實現100個AU（天文單位，1AU等於1個日地距離），也就是150億千米遠的深空探測。

“路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索”。自古以來，仰望星空，人類對於宇宙的好奇心是代代相傳、無窮無盡的。通過回顧飛行時間超過45年、飛行距離超過200億千米的“旅行者號”飛船，我們再一次體會到了人類探索太空的初心和決心，空間科學和空間技術的完美結合。未來人類注定將離開地球母親的懷抱，走向更深更遠的宇宙空間，發現越來越多的星辰奧秘。

（據中科院之聲公眾號）

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