数说旅行者1号：当星星排列成行，旅者奔向最遥远的星海
数说旅行者1号：当星星排列成行，旅者奔向最遥远的星海
导读：旅行者1号是人类历史上最远的探测器，它于1977年发射升空，经过40多年的星际旅行，已经飞越了太阳系边界，进入星际空间。它不仅带回了大量关于木星、土星及其卫星的重要科学数据，还拍摄了著名的"暗淡蓝点"照片，成为人类探索宇宙的永恒见证。
星之航海家
1965年，美国航空航天局（NASA）喷气推进实验室（JPL）的一位工程师弗兰德罗根据行星的运动轨迹发现，在20世纪70年代末至80年代初，太阳系中的四大行星（木星、土星、天王星、海王星）将形成罕见的“四星连珠”现象。这一发现为太空探测提供了前所未有的机遇，通过行星引力助推，可将探测器飞往海王星等行星的时间大幅缩短。
为了抓住这一百年难遇的机会，NASA设计了旅行者1号（Voyager 1）和旅行者2号（Voyager 2）两个航天器。1977年9月5日，旅行者1号在佛罗里达州的卡纳维拉尔角成功发射，开始了跨越星海的壮丽之旅。
旅行者1号搭载了三个放射性同位素热电发电机，通过将钚-238放射性衰变过程中产生的热能转化为电能来提供能源。随着发电机内部放射性物质的消耗，总能源产量会随着时间推移慢慢下降。
旅行者1号还配备了多种先进的科学探测仪器，其中包括用于拍摄行星及其卫星的科学成像系统，使用双相机提供了木星、土星及轨道上其他物体的图像。行星射电天文学实验仪器能够接收行星的无线电信号，用于研究其磁层等离子共振等物理现象。同时，旅行者1号还搭载了低能量带电粒子实验、等离子体波实验、等离子体光谱仪等，用于探测行星的高能粒子、电子密度分布、等离子体的宏观特性等。
探测器的主要任务目标包括飞越木星、土星及土卫六，以及一项拓展任务：探索日球层顶的区域和边界。
1979年1月6日，旅行者1号开启木星之旅，并于1979年3月5日飞行至距离木星中心349,000公里（217,000英里）的最近点，成为人类历史上首个从如此遥远的地方接收到无线电信号的探测器。它环绕木星进行了一系列观测，发现了木卫一上的活火山，这是人类首次在地球之外发现活火山活动。木星的探测任务带来了众多惊人发现，不仅丰富了人类对木星系统的认知，也为后续的探测任务提供了宝贵的数据支持。
轨迹动画：旅行者1号（紫色）、从中心点自内向外依次为木星（中心点）、木卫1（红色）、木卫2（蓝色）、木卫3（黄色）、木卫4（绿色）
结束木星之旅后，旅行者1号继续向土星进发，于1980年11月掠过土星，并且在11月12日飞行至距离土星最高云层124,000公里（77,000英里）以内的位置。旅行者1号发现了土卫六（Titan，又称为泰坦星）的大气层，这一发现为后续的土星探测任务提供了重要科学依据。
旅行者1号在2012年跨越日球层顶，正式进入了星际空间。这一里程碑式的成就标志其成为了首个进入星际空间的人造物体。尽管此时它已远离地球数十亿公里，仍能通过高增益天线与地球保持联系，并继续传输宝贵的科学数据。
遥远的蓝色星球啊
在完成对木星和土星的探测后，旅行者1号并未停下脚步。1990年的情人节，旅行者1号依照指令，将镜头对准内太阳系，拍摄了故乡最后的60张照片。其中最令人难忘的莫过于有史以来拍摄距离最遥远的地球肖像，也就是被天文学家卡尔·萨根（Carl Sagan）称作“暗淡蓝点（The Pale Blue Dot）”的照片。
图片来源：NASA/JPL-Caltech，图像经JPL工程师和图像处理爱好者Kevin M. Gill处理
在“暗淡蓝点”的照片中，地球甚至没有占据到1个完整的像素，犹如一颗漂浮在阳光中的微尘。卡尔·萨根在他的著作《暗淡蓝点——探寻人类的太空家园》中发自肺腑地写下了这段广为传颂的话：
它就在这里。那是我们的家园，我们的一切。你所爱的每一个人，你认识的每一个人，你听说过的每一个人，曾经有过的每一个人，都在它上面度过他们的一生。我们的欢乐与痛苦聚集在一起，数以千计的自以为是的宗教、意识形态和经济学说，所有的猎人与强盗、英雄与懦夫、文明的缔造者与毁灭者、国王与农夫、年轻的情侣、母亲与父亲、满怀希望的孩子、发明家和探险家、德高望重的教师、腐败的政客、超级明星、最高领袖、人类历史上的每一个圣人与罪犯，都住在这里——一粒悬浮在阳光中的微尘。
结束了向故乡望去的最后一眼，旅行者1号带着人类寄给宇宙的信件——镀金唱片，继续前行。镀金唱片的外径为12寸，内置金刚石留声机针，这意味着即使到十亿年之后，唱片的音质依旧如初。
唱片收录了55种语言的问候语、35种来自地球上生命的声音、90分钟的声乐集锦和115张地球上生命的图像。其中，问候语包括十分冷僻的古代美索不达米亚地区的苏美尔语、阿卡德语，还包括了中国的普通话、吴语、闽南语、粤语。在声乐集锦中，收录了由管平湖演奏的中国古琴曲《流水》。
镀金唱片也包含了时任联合国秘书长库尔特·沃尔德海姆的问候。在浩瀚星海中，旅行者1号承载着人类对和平、友谊的希望一往无前。
不会结束的旅程
截至2023年，旅行者1号已经飞行了超过46年，距离太阳超过243.7亿千米。2023年12月12日，NASA称旅行者1号的飞行数据系统（FDS）出现故障，开始向地球传回1和0组合的乱码。2024年4月20日，旅行者1号以失去3%的存储为代价恢复了正常通讯。
尽管旅行者1号的许多仪器进入休眠状态或者关闭，但它仍在继续探测宇宙的环境。根据科学家的预测，旅行者1号上携带的三枚核电池预计支持其继续飞行至2025年。一旦电池耗尽，旅行者1号将继续向银河系中心前进，预计将在大约300年内抵达理论中的奥尔特云，并得花上三万年才能完全通过。NASA称：“旅行者注定——也许永远——会漫游在银河系中。”或许它会永远的孤独的旅行下去，成为人类探索宇宙历史的永恒见证。
结语
旅行者1号的星海之旅是一部充满挑战与探索的壮丽史诗。从最初的筹备到成功发射，再到对木星、土星的深入探测，以及最终进入星际空间，它见证了人类对宇宙的无穷好奇。旅行者1号不仅仅是一艘探测器，更是人类探索宇宙梦想的化身。它将继续在浩瀚的星际空间中遨游，成为人类的未来太空之旅的一盏明灯。
参考资料
[1]环球科学，2022：穿行宇宙40年！人类最远的探测器，即将迎来最后的告
https://mp.weixin.qq.com/s/c9fG2HeWZwEjpgZrTn8dQA
[2]卫星百科：旅行者1号
https://sat.huijiwiki.com/wiki/%E6%97%85%E8%A1%8C%E8%80%851%E5%8F%B7
[3]环球科学，2023：距离人类最远的探测器，正在向地球发送一串重复的乱码
https://mp.weixin.qq.com/s/rhCl7N4LtF2MCLEXJPEJUA
[4]Engineers Working to Resolve Issue With Voyager 1 Computer – The Sun Spot. blogs.nasa.gov. 2023-12-12[2024-01-31].
[5]观察者网，陈思佳：时隔五个月，美国旅行者1号探测器恢复向地球发送数据
www.guancha.cn
[6]It's Official: Voyager 1 Is Now In Interstellar Space. UniverseToday.[2014-04-27].