“旅行者1號”的36年之旅 _旅行者1號

1977年9月，“旅行者1號”發(fā)射。

“旅行者2號”比1號先發(fā)射，但很快被超越。
據新京報（金煜高美韓旭陽）：9月12日，美國愛荷華大學的唐納德·格尼特及其同事在《科學》雜志發(fā)表報告，證實了“旅行者1號”已經在去年進入了星際空間，成為了人類歷史上第一個到達星際空間的人造物。這一消息隨后被美國宇航局(NASA)確認并公之于眾。
“這是太空飛行史上一座偉大的里程碑，簡直可以和人類第一次登月相提并論。”在接受新京報采訪人員采訪時，格尼特說。
1977年9月5日，“旅行者1號”發(fā)射升空，從此，它沿著離開太陽系的軌跡，一路飛奔而去，永不回頭；而在地面上， 36年來，卻有一支團隊一直在注視著它，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年一遇兄弟倆連訪四星
“我們派出了一個旅行家，帶著人類的信息，在銀河里旅行。”
在最初發(fā)射時，人們并未期望“旅行者1號”和它的哥哥“旅行者2號”能夠走得如此之遠。“最初的目標是到達木星和土星。” 唐納德·格尼特對新京報采訪人員說。“上世紀70年代初期，人們認識到木星、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軌跡一次飛過。不過，由于這些星體以不同的速度繞太陽旋轉，上述情況每180年才發(fā)生一次。因此要執(zhí)行這樣的一項任務，我們必須在1977年8月底或者9月初發(fā)射飛船。”
這項計劃被叫做“大旅行”，美國國會批準了這一計劃，一共制造了兩艘太空探測器，分別叫做旅行者1號和2號。旅行者1號于當年9月5日發(fā)射，飛向木星和土星，之后以逃逸軌跡遠離太陽而去。旅行者2號要早幾個星期發(fā)射，在成功造訪了這四顆行星——木星、土星、天王星和海王星后，也遠離太陽而去。
“旅行者1號”發(fā)射那年，目前美國宇航局“旅行者”項目經理蘇珊娜·多德才16歲。當時，她壓根未想到自己后來會和那艘隨著火箭騰空而起的探測器聯(lián)系在一起。“那個時候，我更多的時間是花在了考駕照上。”在接受新京報采訪人員采訪時，蘇珊娜說。直到上了大學，她才注意到了這個項目。
大學畢業(yè)后，擁有華盛頓惠特曼學院數學學士和加州理工學院機械工程學位的她，得到了很多的工作機會。但她在眾多的選擇中，蘇珊娜毫不猶豫地選擇了NASA噴氣推進實驗室(JPL)下的旅行者項目。“那時候，旅行者正要飛往天王星。沒有任何航天器曾經到訪過它，而且沒有任何航天器打算去到訪天王星，這是一生一次的機會！”
加入“旅行者”項目讓蘇珊娜倍加興奮。“1986年那會，旅行者號開始接近天王星，那時所有的科學家、媒體都來了，大家都很興奮。”而蘇珊娜即將加入的團隊則能夠直接看到“旅行者”號發(fā)來的圖像，這令她更加激動。
“我記得當時接近行星的時候，每天旅行者窗外的行星都大一點，每一天都大一點，很快，行星就充斥了所有的視野，這很令人激動，特別是天王星和海王星，因為從地面上是看不到這么清晰的圖像的。”
但此后，在經歷過飛掠天王星、海王星的熱潮之后，“旅行者號”遭遇了一段“冷遇期” 。“躍過行星之后，就沒有什么可看了，都是一片漆黑，偶爾看到一點點別的星球的亮光，沒有什么特別的東西。”
很長一段時間， “旅行者號”傳回的數據幾乎沒有多少變化，人們開始懷疑，是否還有必要在這個項目上砸那么多的錢。
36年追隨科學家鬢滿霜
“我們最大的擔憂，其實是資金。”負責跟蹤“旅行者號” ，進行數據分析的加里·贊克對新京報采訪人員說。他從20多歲開始，便一直參與“旅行者號”的科研工作。
“因為沒有人知道旅行者到底要飛多久，才能到達日球層與星際物質的邊界。所以，我們擔心項目的資金會被砍掉。” 贊克說。
的確，在上世紀90年代到新世紀初那些年，“旅行者號”的預算減少了，團隊成員也減少了，蘇珊娜也因為工作調動到了另外一個望遠鏡項目，她和朋友都擔心，項目還會不會繼續(xù)下去。
“我們有過焦慮擔憂的時刻，有過沮喪的時刻，但是我們從沒有失去過信心。”贊克說。
贊克的自信后來得到了證明。
在堅持多年之后， “旅行者”不負眾望，不斷傳回激動人心的消息。2004年， “旅行者1號”跨過了“邊界激波”(太陽風由于接觸到星際介質而開始減速的區(qū)域)，太陽粒子開始減速，那是“旅行者”第一次進入一個新的區(qū)域。到2007年，“旅行者2號”也跨過了“邊界激波” 。
如今， “旅行者1號”進入星際空間，讓這位孤獨的太空旅者再次成為國際輿論的焦點，它成為人類在星際空間的第一位使者。而此時的贊克，雙鬢早已爬滿了白發(fā) 。他的身份，也由當初一名剛畢業(yè)的大學生，升級為美國著名的天體物理學家。
12年新生星際空間人類使者
21世紀第一個10年間“旅行者號”的新發(fā)現，讓兩架探測器重獲新生。
“這個時候，事情發(fā)生了改變，無論是科學界還是公眾，都又關注起這個利用幾十年的舊技術還堅持在太空飛行不息的探測器。”蘇珊娜說。
蘇珊娜也重新回到了這個開啟她職業(yè)生涯的團隊。“2010年時，‘旅行者號’的項目經理退休了，于是他們問我是不是愿意過來，我說：當然了，于是我就回來了。”重新回歸的感覺很好，“就像你原來在一艘船上只是做普通的水手，后來你走了，發(fā)展自己的職業(yè)，但回來后，做了船長，我覺得我很幸運。”
“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，有人走，也有人一直在堅持。
“我們團隊一共有12個工程師，別的還有各種科學家。”蘇珊娜對采訪人員說，“一部分人是像我這樣，中間參與進來，進進出出的，有的做了25年之久，有幾個工程師做了30年，還有2個人是從頭到尾就參與的。” 蘇珊娜對這些人心存敬意， “旅行者最大的貢獻者是長期呆在這個項目中做工作的科學家和工程師。”
“我們派出了一個旅行家，帶著我們的信息，在銀河里旅行。” 蘇珊娜說，兩艘旅行者都攜帶有“黃金唱片”，這是源于美國著名的天文學家卡爾·薩根的創(chuàng)意。唱片中包含了聯(lián)合國秘書長和美國總統(tǒng)的問候語，地球上各種生命，以及他們的圖片、聲音。
“旅行者號”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年開始，一些儀器被關閉。
在飛過最后一個行星之后，兩個“旅行者號”的攝像頭都被關掉。“現在已經沒有攝像頭了。”蘇珊娜說，“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的恒星，所以就沒什么可拍的了。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)省內存。”
1977年美國發(fā)射“旅行者號”時，技術遠沒現在這么先進。蘇珊娜說，“整個“旅行者1號”的內存，只有68KB，而現在智能手機的內存都是它的24萬倍，但我不指望我的手機能用36年。”
目前，“旅行者1號”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，從視覺上來說，現在的“旅行者1號”所在的星際空間和日球層里面并沒有太大的區(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到太陽風從哪兒來，有多少帶電粒子在旁邊，可以測量太陽磁?。梢圓飭康壤胱猶迕芏?，你可以把來自太陽和來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到里外不同的壓力。”
幾年來，關于“旅行者1號”抵達星際空間的消息傳過好幾次。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氣中的興奮與自豪。
“當數據發(fā)生明顯變化時，我們都很興奮，我們把數據交給專門進行分析的科學家，盼望著他們早早把數據的意義分析出來。當他們說，行了，這回真的到了時，我們感到特別興奮。我們興奮地一直在說這個事，但是說好不要透露給媒體，在開發(fā)布會之前要保持秘密，但是還是沒成功，秘密太難保守了，因為大家實在太興奮了。”
“‘旅行者1號’現在即將掀開旅程中最新的一頁，去探索星際空間。”贊克無比興奮地對采訪人員說。
這位伴隨著“旅行者號”成長起來的物理學家說，人類此前對星際空間的了解，都來自于日球層以內的觀察和測量，或是很遙遠的觀察。而現在，我們將第一次能夠在真正的星際空間中觀察它們。“這將帶給我們前所未有的、獨一無二的對于星際介質的了解，從低能量粒子到高能(宇宙射線)，磁場，輻射等等。這將是非凡的經歷，此生不會再有第二次”！
“旅行者1號”有四個儀器，三個分別測量磁場、低能粒子和宇宙射線，還有一個是通過無線電波振動間接測量等離子體密度。這次地面團隊對“旅行者1號”位置的判斷就是基于無線電波的振動頻率發(fā)生的變化。去年3月，太陽曾發(fā)生一次大爆發(fā)，13個月后才影響了“旅行者1號”無線電波的振動頻率，就像撥動小提琴上的弦。
目前，地面團隊唯一能控制的是兩艘探測器上的旋轉天線，可以讓它360度旋轉，以實現對飛行器周邊環(huán)境全方位的測量，“其他的我們都控制不了。”不過，即便是這樣的控制，也遠遠超出在地球上的人們的想象，如今，“旅行者1號”距離地球已有180億公里遠，它的信號到達地球需要整整17個小時，且已經微弱到只有十萬兆分之一瓦。
“旅行者1號”的核能電池，還能維持它的科學儀器運作13年。
59年相知老朋友終將言別
地球與太陽之間的距離為一個天文單位，約為1.5億公里。而現在，“旅行者1號”在距離太陽125個天文單位的地方，而且，還會越來越遠。由于電池總有耗盡的一天，告別，將終不可免。
【“旅行者1號”的36年之旅】按照計劃，到2020年，地面團隊將一個個地關閉”旅行者1號”上的科學儀器，到2025年，科學儀器全部關閉，“到那時，我們還可以知道它是否還在健康地飛行，但已經不知道它身邊的環(huán)境如何了。”蘇珊娜說。而到2036年，連訊號傳輸的電力都將消耗殆盡，“那個時候我們將關閉工程設備，這就意味著信號傳輸的結束、意味著溝通的結束。”
“每個科學家都希望自己的儀器是最后一個關閉的。”
等到2036年之后，“旅行者1號”將成為一個沉默的信使，載著帶有人類訊息的“金唱片”，游蕩在宇宙。贊克預測，“失去動力之后，它會繞著我們的銀河系運轉，可能會轉上十億年甚至更久，因為它和任何能夠毀滅它的東西相撞的可能性非常小。所以，它可能是有史以來最長久的人造物。” 。
贊克說，當切斷旅行者的聯(lián)系后，項目將關閉，大部分參與的人也將退休，“他們已經工作很長時間了，另外的人會去別的崗位，但我相信所有參與的人都會說，‘旅行者’是他們從事的最好的工作，大家就像是一個大家庭一樣。”
“真的到切斷聯(lián)系的那一天，我們都會很悲傷，即使不再聯(lián)系了，我們也會想念它。”談到20多年后的離別，蘇珊娜有點感傷， “‘旅行者’就像一個老友，她的工作是穿越太空，你認識她已經36年了，它有困難的時候你幫助她，她發(fā)現新東西的時候你在場，但現在，她已經是老年人了，距離有溝通的生命的終結已經很近了。她是我職業(yè)的一大部分，是我個人的一大部分，就像自己家庭成員一樣，我希望能夠陪伴她到底。”
背景
錢學森參與創(chuàng)建的實驗室
“旅行者”的地面團隊隸屬于美國噴射推進實驗室，位于加州帕薩迪那。實驗室始建于1936年，錢學森當時也參與了這一實驗室的創(chuàng)建。盡管被稱之為噴射推進實驗室，它從來沒有進行過推進器或其他類型的噴射發(fā)動機的研究工作。作為美國宇航局下屬機構，噴射推進實驗室主要負責為美國宇航局開發(fā)和管理無人太空探測任務。目前有全職科研人員和其他雇員約5000名。
“旅行者1號”的36年之旅
1977年9月5日
從美國卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射。(1977年8月20日，“旅行者2號”發(fā)射。)
1977年12月10日
進入小行星帶(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“旅行者2號” 。
1978年9月8日
離開小行星帶。
1979年1月6日
開始觀測木星，最近時距離34.9萬公里。(“旅行者2號”抵達的時間為同年4月25日)
1980年8月22日
開始觀測土星，最近時距土星最高云層12.4萬公里。(“旅行者2號”抵達的時間為次年6月)
1980年12月14日
終止行星探測任務。
1990年2月14日
完成了太陽系“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年多的探測器“先驅者10號”(2003年1月失去聯(lián)系) 。
2004年12月
進入日鞘(日球層頂和終端震波間的區(qū)域，是太陽系邊界) 。
2007年至2008年
相繼關閉三個探測設備。
2012年8月25日
正式進入星際空間。
旅行者2號
1985年11月4日
開始觀測天王星。最近距離天王星云層頂部8.1萬公里。
1989年6月5日
開始觀測海王星。
1989年10月2日
終止行星觀測任務，開始朝星際空間航行。
目前
緊隨“旅行者1號”，接近太陽系邊緣。(eeook.com)