「旅行者號」離開地球40周年：《三體》的忠實粉絲很不安

旅行者號它們的存在可能令《三體》的死忠粉感到不安。根據劉慈欣的「黑暗森林法則」，在黑暗無垠的宇宙中，一個文明要盡量隱藏自己的星球坐標，以免招致外來的攻擊。而現在，這兩個明確標註著太陽系坐標的航天器，正無畏地向未知的遠方前行。時光倒回40年前，人類航天史上的黃金時代。經費充裕的美國國家航空航天局（NASA）制定了旅行者計劃，打算探測兩大行星木星和土星，以及它們的衛星。如果情況順利，也可以順便拜訪一下天王星和海王星。熱情洋溢的NASA科學家們還為未知的外星文明準備了一份禮物：旅行者號飛船上搭載著記錄地球音像資料的「金唱片」，唱片上刻有太陽系相對於宇宙中14顆穩定脈衝星的位置。

「金唱片」或許 「金唱片」未來會被外星文明截獲，作為通往地球的「藏寶圖」，引發星際爭奪大戰。但目前來看，兩艘飛船的飛行速度相對於整個宇宙來說只是在「蠕動」，在4萬年內都不會接近下一顆星球。所幸的是，它們仍與NASA保持著聯繫，時不時向地球彙報旅途中的「所見所聞」。由於距離遙遠， 一次「彙報」需要18小時。關於這兩艘傳奇的宇宙飛船，這裡有10條你可能感興趣的事實。1、175年一遇的「引力彈弓」1965年，美國田納西大學空間研究院分析專家蓋瑞·弗蘭德羅（Gary·Flandro）在研究木星探索任務時意外發現：每隔175年，木星、土星、天王星和海王星就會形成奇妙的行星幾何曲線排列。在這個時候發射探測器，只需要少量的燃料和航道調整，就能藉助「引力彈弓」效應快速訪問這四顆氣態巨行星，即把行星當作「引力助推器」，利用行星的引力場來給飛船加速，把它甩給下一個目標。一般情況下，飛船到海王星需要30年，而利用這種特殊的「彈弓」，時間會縮短到12年。

「引力彈弓」1977年就是這樣一個175年一遇的節點。NASA臨時辟出原屬「水手計劃」的「旅行者一號」和「旅行者二號」，獨立設計雄心勃勃的「旅行者計劃」。2、孿生飛船外太陽系在當時尚屬未知領域，為了提高項目成功率，「旅行者計劃」在不同軌道上發射兩個無人探測器，從不同的角度深入研究行星。「旅行者一號」和「旅行者二號」外觀結構類似，攜帶的設備也大同小異。「旅行者二號」在1977年8月20日發射升空，而「旅行者一號」因故障反而推遲到兩周後的9月5日發射。

1977年，「旅行者一號」和「旅行者二號」相隔兩周發射3、堪稱「地球檔案」的金唱片飛船攜帶的「金唱片」，是一塊鍍金銅板，刻有唱片的播放方式和太陽系相對於14顆脈衝星的位置。唱片收錄了地球文明的一些代表性成果，可以在宇宙中保存10億年。這或許會久過人類自身存在的時間，成為我們在宇宙中存在過的證據。

「金唱片」上的圖片示例55種人類語言（包括中國的普通話、粵語、閩南語、吳語）致辭：時任美國總統卡特以及時任聯合國秘書長瓦爾德海姆代表人類向外星人的問候致辭世界音樂：中國的古琴名曲《高山流水》、莫扎特的《魔笛》、日本的尺八曲等地球之聲：潮汐、風雨雷電、鳥鳴等自然界的聲音115張照片：包括阿拉伯數字、化學元素、人類發育、各地建築等

「金唱片」上的圖片示例此外，唱片上還有一塊直徑2厘米的區域鍍有超純鈾-238，半衰期45億萬年。這是一個給外星生命的計時「沙漏」。4、唯一造訪過四大氣態行星的探測器儘管晚了兩周發射，「旅行者一號」卻比 「旅行者二號」飛得更遠。這是因為，「旅行者一號」並未造訪天王星和海王星。「旅行者一號」從1979年1月開始對木星進行拍攝。同年3月，旅行者1號順利地藉助木星的引力，朝土星的方向進發。它在1980年11月經過土星，探測到土星環的複雜結構，並且對土衛六上的大氣層進行了觀測。由於發現土衛六擁有濃密的大氣層，NASA最終決定讓「旅行者一號」駛近土衛六，終止了它探索其他兩大行星的任務。

「旅行者一號」拍攝的土星環這任務只能由「旅行者二號」來繼承。土星引力讓「旅行者二號」的速度從16千米每秒增加到25千米每秒，5年時間就到達了天王星。1986年1月24日，旅行者2號到達天王星的最近點，距離天王星雲層頂部8.15萬千米，並首次發現了天王星獨特的磁場，天王星自轉軸傾斜97.77°，它的磁場卻只傾斜了60°，且磁尾因為天王星自轉而扭曲成螺旋形，原因目前仍未確定。1989年8月25日，告別天王星後，「旅行者二號」花了將近4年的時間來到海王星的最近點。

「旅行者二號」拍攝的海王星5、發現之旅旅行者號的足跡遍布外太陽系，它們的航行收穫了許多前所未有的發現：土星光環其實由數以千計的小環和空隙構成，如同一張唱片；天王星的怪異磁場和10顆新衛星；海王星上出現巨大的暗斑；木衛一伊奧（Io）上存在幾百座活火山；木衛二歐羅巴（Europa）有地下海洋的痕迹；土衛六泰坦（Titan）擁有最接近地球的大氣；海衛一（Triton）上的間歇噴泉高達8千米。

「旅行者一號」拍攝的木衛一伊奧6、太陽系唯一一張全家福1980年離開土星後，NASA關閉了「旅行者一號」的攝像頭。1990年的情人節，NASA最後重啟了一下相機，讓「旅行者一號」「回頭」給太陽系拍攝了全家福，其中水星和金星未能成像。

太陽系全家福7、「旅行者一號」 有沒有飛出太陽系？2013年，NASA曾召開新聞發布會，宣布「旅行者一號」已經飛出太陽系，進入星際空間。但隨後，又有許多聲音質疑這是一條「假新聞」， 「嫦娥一號」總設計師葉培健院士就指出，「旅行者一號」一萬年也飛不出太陽系。那麼，「旅行者一號」到底有沒有飛出太陽系呢？事實上，爭議源於太陽系邊界的界定問題。如果按照太陽系的引力範圍界定，「旅行者一號」還遠遠未及。而NASA值的是它離開了太陽風的作用範圍，即日球層。太陽風在星際介質（主要是氫氣和氦氣）間吹出的「泡泡」就是日球層。太陽風逐漸受到星際介質的影響，速度減弱。太陽風與星際介質相互作用的區域被稱為「日鞘」，日鞘的內部邊界是終端震波，外層邊界是日球頂層。NASA官網資料顯示，「旅行者一號」和「旅行者二號」分別於2004年12月和2007年8月穿越終端震波，進入日鞘。它們遭遇終端震波的位置分別距離太陽94AU（AU，天文單位，即太陽和地球間的平均距離，約為1.5億公里）和84AU。2012年8月25日，「旅行者一號」穿越日球頂層，進入星際空間。「旅行者二號」預期在未來數年內穿越日球頂層。8、傳回信息需要18小時截至8月份，「旅行者二號」距離地球115AU（約172億公里），「旅行者一號」距離地球139.3AU（約208億公里）。這意味著，「旅行者一號」發射的無線電信號，NASA需要18個小時才能接受到。通過分析兩艘飛船傳回的帶電粒子、磁場、低頻電磁波和太陽風等離子體數據，科學家們得以比較太陽風和星際介質在太陽系不同位置的相互作用。9、2030年關閉最後的設備木星軌道之外，太陽能就很微弱了。因此，科學家們為旅行者號們準備了核動力，每艘飛船攜帶三組放射性同位素熱電發電機。鈈-238的半衰期為88年，目前，飛船的動力正在以每年4瓦特的速率持續下降。目前，飛船上的磁場和粒子探測設備仍在工作。但為了節省電力，在2020年後，這些設備將被逐一關閉。科學家們預期，他們將會在2030年關閉飛船最後的科學設備。用於通訊的電力還會再維持幾年，隨後，旅行者號們的信號將消失在太空中。為了儘可能延長飛船的壽命，科學家們不得不請當年的工程師們協助，檢索舊檔案，查找幾十年前寫下的指令和程序。10、四萬年後遇上另一顆恆星電力耗盡後，兩艘飛船仍將在當前軌道上，以當前速度圍繞銀河系中心飛行，周期為2.25億年。不過，在4萬年內，它們都不會遇上另一顆恆星。「旅行者一號」正在以每年3.5天文單位速度離開太陽系，與黃道平面成35度夾角向北，朝蛇夫座的方向飛去。在大約4萬年後，「旅行者一號」會接近鹿豹座的AC+79 3888。「旅行者二號」正以每年3.1天文單位的速度離開太陽系，與黃道平面成48度夾角向南，朝射手座和孔雀座的方向飛去。在大約4萬年後，「旅行者二號」將到達距離一顆名為Ross 248的恆星1.7光年的位置，這顆紅矮星位於仙女座。
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