超长待机的旅行者一号,可能又要开启新一轮“996”模式。自从1977年发射升空后,它已连续飞行并工作快50年了。
自去年11月来,它就出了故障,一直在向人类传输无意义的二进制信号,这时许多人就猜测这名老将即将“退休”了,然而几天前,它又突然复活,传回了完整的转储信号。
这是“满血复活”还是回光返照?旅行者一号在宇宙中到底发生了什么?它余命还有多久?
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本来坏了,现在又有了转机
没有人知道旅行者一号正在经历怎样的飞行,就连多年来运营它的NASA团队也不知道。
所以当去年旅行者一号突然失联的时候,地面工作人员以为要彻底失去它了。但就在近日,地面却又突然连接上了飞行数据系统存储器。
这似乎意味着,未来地面又能重新和旅行者一号恢复联系。可这一切并非无常,却是必然。毕竟,原本设计寿命只有5年的飞行器,如今已超长待机工作47年。
去年11月,此前能正常和地面保持通联的旅行者一号,突然陷入了麻烦之中。地面人员接收到它从240亿公里外的代码,是一串重复无效的“1”和“0”。
原本,飞行器上的计算机,能以二进制代码的形式,实时传回自身的情况,以及飞行器的相关探测数据。
可随着它连续传回无用的代码数字,地面人员知道旅行者一号遭遇了麻烦故障。在与之沟通的过程中,飞行器似乎能继续接受地面发布的各种指令。
然而就是在回应的时候,依然只能传回无用的代码。地面人员分析,飞行器能正常接收和收集信息,但不能正常传输。
随后,地面技术人员,试图通过遥控发送指令的方式,让飞行器重新启动相关数据系统,指令发送出去了,但并没有得到回应。
这场隔空维修已经超出了太阳系,毕竟旅行者一号此前已经飞出了日光层,科学家计算它现在所处的位置,已经大大超过了冥王星绕行太阳的轨道。
除了空间上的距离远之外,还有时间上的久远。要知道这可是上世纪70年代的航天技术设备,当年建造旅行者一号的技术人员或许已经作古,大量细节现代技术人员是不得而知的。
没办法,NASA的技术人员们只能翻箱倒柜找出40多年前的原始手册,然后一字一句去查找问题可能会出现在哪里。
维修麻烦,跟旅行者一号之间的联系更麻烦。240亿公里,可不仅仅是一个数字概念,地面工作人员向旅行者一号发出的每一条信号指令,都要经过22.5个小时才能被它接收到。
接到指令,旅行者一号回应地面的信息,不管是有用的还是无用的,也要经过相同的时间才能重返地球。这就好比两个人用手机发信息聊天,彼此只发了句“你好”,就需要45个小时。
在这种情况下,地面人员已经没有信心能将其修复了,所以NASA在2月份的时候才表示,除非奇迹发生,才能和旅行者一号重新恢复通信。
到3月初,地面人员终于初步探明了相关设备的故障情况。虽然旅行者一号传送回来的信息依然无效,但技术人员还是在其中发现了一些特别的数据。
通过这断断续续接收回来的数据,技术人员已找到了可能解决的办法。所以NASA近日才宣布,下一步有一定概率让旅行者一号重新恢复工作。
其实,旅行者一号如果就这样长眠下去,到不失是一种更好的归宿。毕竟,它已经为人类持续工作40多年了。
(旅行者一号携带的金盘,上面记录了人类和地球的信息)
旅行者一号的工作回顾
如果为旅行者一号制作“简历”的话,你会发现它的工作经历处处可圈可点。
正式升空参加工作之前,它本来的名称为“水手11号”,是美国航天领域“水手计划”的一部分。
大学生看学历,旅行者一号拼的设备携带能力。它携带有三台计算机,还有重达105公斤的各类探测仪器。
从外观来看,旅行者一号是扁平的十面棱柱体,在它的顶端还有抛物面天线,直径为3.7米。两侧分别伸出悬臂,一根是磁强计支柱,还有一根是仪器支架。
它于1977年9月5日正式“参加工作”,到今年9月将整满47年。因为是朝着太阳的反方向飞行,所以科学家起初赋予它的主要任务,是探测沿途经过的木星和土星。
在这个过程中,旅行者一号还探测了土星的卫星和土星环,并拍摄了一系列照片。远离土星后,旅行者一号又开启了下一阶段的工作。
接近并到达天王星和海王星的轨道区域后,旅行者一号从行星的角度去看,已抵达太阳系的边缘。
(旅行者一号在1979年拍摄的木星)
但从实际的空间范围看,即便它后来到达冥王星,并继续朝着宇宙深处飞行,依旧还处在太阳的“势力范围”。
值得一提的是,旅行者一号前期工作的时候,既可以拍摄照片,也可以利用仪器探测各天体数据。
(1979年,拍摄的地球和月球)
还在1990年时,当旅行者一号完成了一系列拍摄任务后,为了尽可能让它节省能源,地面工作人员关闭了它的拍照功能。
也就是在那时,旅行者一号拍下了那张著名的地球照片,正如将这张照片命名为“暗淡蓝点”一样,在茫茫太阳系乃至浩瀚的宇宙中,我们的家园就是这一一个不起眼的小点。
从那之后,旅行者一号只收集数据,与地面联系的方式和指令也都是二进制代码。
(暗淡蓝点,旅行者一号1990年拍摄的最后一张照片,我们的家园)
第一个离开太阳系的人造飞行器
还在10年前,旅行者一号传送回来的数据就发生了某种改变。2015年时科学家分析发现,其飞行过的区域,磁场介质正在发生某种变化,传输到地面的不少信号也是异常的。
这种显著的变化,意味着旅行者一号差不多在10年前,就已经跳出了太阳系,飞行在了宇宙的空间中。
(1982年,拍摄的土星以及它的三颗卫星)
另一项证据是,旅行者一号探测到的射线也发生了改变。此前它探测到的通常是ACR射线,2015年后变成了GCR射线。后者,来自太阳系之外的区域。
从整体来看太阳系的范围,自从冥王星被降级为矮行星后,空间上看,海王星公转轨道的外侧区域,就是太阳系的边缘。
但是在实际中,太阳的影响范围可不仅仅限于此。太阳风和磁场的影响范围,远远大于八大行星的公转轨道区域。
(1989年,拍摄的海王星卫星)
而且越是在边缘地带,与宇宙间的分界就越是混沌的。举一个不太恰当的例子,比如一台风扇能360°旋转工作。
风扇在吹出风的时候,形成的空气流动会有一个大概的范围。在范围内能感受到风扇的风,距离越远则感觉越小,并最终感受不到。
同理,太阳风的影响也是如此,它所波及影响的范围,大于八大行星的物理范围,但是在越过一个边界后,它的影响会越来越弱,并最终止步于某个区域。
(1980年拍摄的土卫六)
从宇宙空间的角度看,这一范围或许不是太大,但从人类的角度去看,从海王星的边缘区域算起,一直到太阳风能波及到的最外围区域,这片空间依然相当庞大。
而旅行者一号随后大部分的时间,就运行在这片区域中。目前,它飞行的区域在日光层,已事实上脱离了太阳风和磁场的影响。但即便如此,旅行者一号依然处在太阳系的未知区域。
(拍摄的木星卫星)
更有意思的是,旅行者一号在日夜不停飞行的同时,整个太阳系也在运动中。假设旅行者一号和太阳系运动的方向是一致的,它的速度没有太阳快,后者就能一直追得上它,并将其永远覆盖在范围之内。
反过来说,如果旅行者一号飞行的方向和太阳运动的方向相反,两者在渐行渐远的同时,由于旅行者一号的速度比不过太阳,所以整个太阳系还是能对其施加影响。
现在,旅行者一号还在不眠不休的飞行。但是到了明年,随着它的动力即将耗尽,届时它的运行轨迹就变得不可预测了。
2025年后就变成了漂流瓶
在太空中,旅行者一号每秒可以飞行17.043公里,而且47年来它从没有停止过,究竟是什么样的能源,能够支撑它如此长时间的飞下去的呢?
升空之前,科学家在它的体内安装了钚电池,就是这块核能源,支撑它运行了近半个世纪。
钚电池,也就是人们常说的核动力电池。它的原理是,利用反射性同位素的持续衰变,在这个过程中把释放出来的能量转化成电能,而后驱动飞行器飞行。
它最大的特点是,极少的衰变就能产生巨大的持续能量。整个衰变过程不受外部环境的影响,能量的转化过程很稳定。半衰期越长,能够转化利用的能量也就越久。
旅行者一号所用的是钚-238,它的半衰期将近88年。还在上世纪50年代,核电池就已经诞生了。
美苏太空竞赛期间,美国的多项航天探测工程都用到了核电池。比如在登月计划中,给宇航员供暖的装置,使用的就是核能发热器。
虽然能使用很长时间,但旅行者一号不眠不休的工作,它的钚电池也即将耗尽。科学家此前就已预测,到2025年旅行者一号就彻底没电了。
到那时,它不但不能飞行了,探测活动以及和地球的联系,也都将彻底停止。也就是说,2025年是旅行者一号真正的“退休日”。
一旦失去动力,旅行者一号将会像漂流瓶一样,漫无目标的漂流在宇宙中。在这个过程中,它还会受到各种天体引力的影响。
结语
除了旅行者一号,它还有一个同伴旅行者二号,后者距离地球也超过了200亿公里。2020年时,旅行者二号也出现过跟地球无法通信的情况。
后来地面人员又发出错误指令,让它的天线偏离了原来的方向,从而就更无法和地球联系了。
好在NASA还有备用方案,去年8月份,利用国际天线网络又捕捉到了旅行者二号的微弱信号。
而后重新向其发送正确的指令,通过调整天线的方向,这才让旅行者二号跟地面又恢复了联系。
听起来是那么的麻烦,而且整体感觉两个飞行器已距离地球很远了。然而放眼银河系,我们的飞行器还没有彻底离开太阳系。
如果再放眼整个宇宙的话,空间大小的强烈对比,可能就更会让不少人生出“孙连城”式的感慨了。
但话又说回来,宇宙如此浩瀚,我们人类利用技术,不屈不挠的去探索奥秘,这不正是我们存在的意义吗。