這張藝術(shù)概念圖展示了“旅行者”號(hào)在星際空間中穿梭的場(chǎng)景。圖片來(lái)源：JPL-Caltech/NASA

4月17日，美國(guó)航空航天局（NASA）宣布，為了盡可能延長(zhǎng)“旅行者”1號(hào)（Voyager 1）的壽命，讓它在星際空間中堅(jiān)持更長(zhǎng)時(shí)間，工程師團(tuán)隊(duì)再次關(guān)閉了一臺(tái)科學(xué)儀器——低能帶電粒子實(shí)驗(yàn)儀（LECP）。在距離地球240億千米之外，這艘近半世紀(jì)前發(fā)射的探測(cè)器，僅靠著一顆持續(xù)衰減的核電池，仍在向更遠(yuǎn)處飛行。

“旅行者”1號(hào)是人類(lèi)歷史上飛得最遙遠(yuǎn)的探測(cè)器。自2012年穿越日球?qū)禹敽螅堰M(jìn)入真正的星際空間，成為第一件離開(kāi)太陽(yáng)風(fēng)庇護(hù)的人造物體。即使在科學(xué)儀器逐一關(guān)閉的當(dāng)下，它和“旅行者”2號(hào)依然在挑戰(zhàn)人類(lèi)對(duì)于太陽(yáng)系與星際空間邊界的認(rèn)知。

罕見(jiàn)天象的召喚

“旅行者”號(hào)的誕生，得益于一次罕見(jiàn)的天體排列。上世紀(jì)60年代，一位科學(xué)家在繪制外行星運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)發(fā)現(xiàn)：在20世紀(jì)70年代末，木星、土星、天王星和海王星將排列成一種極其有利的幾何構(gòu)型。

利用行星引力助推效應(yīng)，一艘探測(cè)器可以接連借助四顆巨行星的引力，不斷加速，無(wú)需額外燃料便能巡游整個(gè)外太陽(yáng)系，大幅縮短飛行時(shí)間。原本前往海王星的旅程需要約30年，在這種情況下可縮短至約12年，這樣的機(jī)會(huì)每隔176年才會(huì)出現(xiàn)一次。

起飛前，“旅行者”2 號(hào)在美國(guó)航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試（左圖）。這架航天器于1977年8月20日升空。圖片來(lái)源：JPL-Caltech/NASA

NASA抓住了這個(gè)百年難遇的機(jī)遇。為了分擔(dān)任務(wù)極高的失敗風(fēng)險(xiǎn)，NASA設(shè)計(jì)了兩個(gè)幾乎一模一樣的探測(cè)器——“旅行者”1號(hào)和“旅行者”2號(hào)，并在1977年夏天相繼將它們發(fā)射升空。盡管這兩個(gè)航天器最初的主要目標(biāo)是探測(cè)木星和土星，預(yù)計(jì)任務(wù)執(zhí)行期也僅有4年，但工程師團(tuán)隊(duì)秘密地選擇了更耐久的設(shè)計(jì)，即使增加少量成本也要延長(zhǎng)潛在的工作時(shí)間。事實(shí)證明，這一前瞻性設(shè)計(jì)讓“旅行者”號(hào)的壽命遠(yuǎn)超預(yù)期。

“旅行者”1號(hào)和2號(hào)先后飛越木星，讓人類(lèi)窺見(jiàn)了太陽(yáng)系未知的樣貌。它們發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)一（Io）是一個(gè)煉獄般的火山世界，木衛(wèi)二（Europa）表面則覆蓋著厚厚冰殼。這些發(fā)現(xiàn)徹底改變了人們對(duì)太陽(yáng)系衛(wèi)星的認(rèn)知，它們并不是像月球一樣是布滿(mǎn)隕石坑的灰色天體，而是擁有多彩地質(zhì)活動(dòng)和潛在宜居環(huán)境的動(dòng)態(tài)世界。

圖片來(lái)源：《環(huán)球科學(xué)》2022年8月刊《“旅行者”號(hào)：最后的告別》

在土星附近，兩艘探測(cè)器分道揚(yáng)鑣?！奥眯姓摺?號(hào)近距離考察了土衛(wèi)六（Titan），發(fā)現(xiàn)其濃密的大氣主要由氮?dú)饨M成。而“旅行者”2號(hào)則繼續(xù)前行，成為迄今唯一飛越天王星和海王星的航天器。它發(fā)現(xiàn)了天王星的傾斜磁場(chǎng)、新衛(wèi)星和新光環(huán)，還記錄到海王星上超音速的狂風(fēng)。這些首次近距離的觀測(cè)，為我們帶來(lái)了太陽(yáng)系外行星及其衛(wèi)星的新知，也徹底刷新了天文學(xué)家對(duì)行星系統(tǒng)的理解。

載著詩(shī)意遠(yuǎn)航

為了讓“旅行者”號(hào)在飛越每顆行星時(shí)，都能獨(dú)立完成觀測(cè)、分析和記錄，盡可能利用好收集到的科學(xué)數(shù)據(jù)，科學(xué)家為每艘探測(cè)器都配備了10臺(tái)科學(xué)儀器，包括測(cè)量帶電粒子、等離子體波、磁場(chǎng)、宇宙線等多種儀器。這些儀器能幫科學(xué)家研究行星磁層、衛(wèi)星地質(zhì)以及太陽(yáng)風(fēng)與星際介質(zhì)的相互作用等特性。

在這些硬核的科學(xué)設(shè)備之外，兩艘探測(cè)器還分別搭載了一張鍍金銅質(zhì)“星際唱片”，也被稱(chēng)為“金唱片”。其上記錄了地球的自然聲音、照片、音樂(lè)與多種語(yǔ)言的問(wèn)候，還包括太陽(yáng)系位置圖、人類(lèi)DNA結(jié)構(gòu)等訊息，表達(dá)了人類(lèi)對(duì)加入星際文明的希望與善意。

每個(gè)“旅行者”號(hào)都攜帶了一張記錄著地球上聲音和圖像的金唱片，以備探測(cè)器被外星文明攔截。圖片來(lái)源：JPL-Caltech/NASA

而搭載著科學(xué)儀器與詩(shī)意的“旅行者”號(hào)，在完成飛越外太陽(yáng)系行星的任務(wù)后，逐步跨越了太陽(yáng)系的層層邊界。它們最先遇到的是終端激波，太陽(yáng)風(fēng)會(huì)在這里與星際介質(zhì)碰撞，并顯著減速；隨后是日球?qū)忧?/strong>，太陽(yáng)物質(zhì)流速在此繼續(xù)減緩直至翻轉(zhuǎn)；最終是日球?qū)禹?/strong>，太陽(yáng)風(fēng)向外的壓力與星際介質(zhì)向內(nèi)的壓力會(huì)在這一邊界處達(dá)到平衡。

日球?qū)泳拖袷翘?yáng)吹出的一個(gè)巨大“泡泡”，它保護(hù)著太陽(yáng)系內(nèi)部免受大部分宇宙線的侵襲?！奥眯姓摺?號(hào)于2012年首次穿越日球?qū)禹?，旅行者?號(hào)在2018年隨后跨越，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這一邊界遠(yuǎn)比此前模型預(yù)測(cè)的更為復(fù)雜。這里的磁場(chǎng)方向變化不如預(yù)期明顯，等離子體密度躍升卻真實(shí)存在，太陽(yáng)活動(dòng)11年周期的影響依然能以微弱痕跡延伸到邊界之外。這些發(fā)現(xiàn)顛覆了原有的理論，也揭示了日球?qū)优c星際介質(zhì)交互的復(fù)雜動(dòng)態(tài)過(guò)程。

漫長(zhǎng)的告別

“旅行者”號(hào)原本只計(jì)劃服役4年，如今卻已在太空中跋涉了近半個(gè)世紀(jì)。支撐兩艘探測(cè)器持續(xù)前進(jìn)的，是利用钚-238衰變產(chǎn)熱發(fā)電的放射性同位素同位素?zé)犭姍C(jī)（RTG）。但這顆核電池每年都會(huì)衰減，輸出功率也在穩(wěn)定地下降，大約每年減少4瓦。如今其剩余功率已降到發(fā)射時(shí)約一半，因此NASA工程師必須精打細(xì)算地管理探測(cè)器的能源消耗。

近幾年來(lái)，NASA按照計(jì)劃關(guān)閉了“旅行者”號(hào)的加熱器，切斷備用系統(tǒng)，逐步關(guān)閉了一臺(tái)臺(tái)科學(xué)儀器。到現(xiàn)在，“旅行者”2號(hào)僅剩3臺(tái)科學(xué)儀器仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，“旅行者”1號(hào)則只剩下用于測(cè)量磁場(chǎng)與等離子體波的兩臺(tái)儀器，它們?nèi)栽趲涂茖W(xué)家研究星際介質(zhì)的粒子密度、壓力鋒面和磁場(chǎng)特性。最近關(guān)閉的低能帶電粒子探測(cè)器已經(jīng)工作了近49年，它曾幫助科學(xué)家識(shí)別出太陽(yáng)風(fēng)與星際介質(zhì)的交界，讓人們得以確認(rèn)探測(cè)器真正進(jìn)入了星際空間。

“沒(méi)有人愿意關(guān)閉科學(xué)儀器，但這是目前最好的選擇，”NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的“旅行者”號(hào)任務(wù)經(jīng)理卡里姆·巴達(dá)魯?。↘areem Badaruddin）在接受CNN采訪時(shí)說(shuō)道。但能源衰減帶來(lái)的壓力仍在不斷逼近。就在今年2月，在一次例行的姿態(tài)調(diào)整中，“旅行者”1號(hào)的功率突然異常下降。只要再低一點(diǎn)，探測(cè)器便可能啟動(dòng)欠壓保護(hù)，自動(dòng)進(jìn)入安全模式，徹底終止收集科學(xué)數(shù)據(jù)。

工程師團(tuán)隊(duì)希望最新的“犧牲”能為“旅行者”1號(hào)爭(zhēng)取更多的時(shí)間，他們將一次性關(guān)閉大部分高耗電設(shè)備，同時(shí)啟用更節(jié)能的替代系統(tǒng)，希望在保持探測(cè)器溫度的同時(shí)，釋放更多可用的電力。“旅行者”2號(hào)將率先嘗試這一計(jì)劃，如果成功，“旅行者”1號(hào)也會(huì)跟進(jìn)，這甚至有望重新喚醒剛剛關(guān)閉的低能帶電粒子探測(cè)器。

在“旅行者”1號(hào)的最后一批照片中，有一張是從61億千米外回首地球時(shí)拍下的照片。這就是“旅行者”號(hào)科學(xué)家卡爾· 薩根口中的“暗淡藍(lán)點(diǎn)”。圖片來(lái)源 ：NASA/JPL-Caltech

但即便如此，終點(diǎn)依然不可避免。預(yù)計(jì)到21世紀(jì)30年代，兩艘探測(cè)器上的所有科學(xué)儀器都將陸續(xù)停止工作，并最終陷入沉寂。但在此之前，它們?nèi)詴?huì)從宇宙深處傳來(lái)珍貴的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅能告訴我們?nèi)涨驅(qū)有螤?、邊界湍流以及太?yáng)影響范圍，也留下了大量未解之謎——為什么邊界處的磁場(chǎng)方向變化不明顯？邊界區(qū)域的粒子行為為何與模型預(yù)測(cè)存在偏差？這些疑問(wèn)激發(fā)了科學(xué)家對(duì)新一代星際探測(cè)器的強(qiáng)烈渴望，他們提出了“星際探測(cè)器”計(jì)劃，希望能從外部更全面地觀測(cè)日球?qū)印?/p>

當(dāng)所有儀器最終陷入沉寂，“旅行者”號(hào)的旅程并不會(huì)終止。它們將依次經(jīng)過(guò)半人馬座比鄰星等鄰近恒星，并在銀河系中漫游。即便太陽(yáng)演化到晚期，這些鍍金唱片和探測(cè)器或許依然能保持相對(duì)完好，帶著人類(lèi)的聲音、圖像與善意，在宇宙中靜靜流浪。

https://science.nasa.gov/blogs/voyager/2026/04/17/nasa-shuts-off-instrument-on-voyager-1-to-keep-spacecraft-operating/

https://www.universetoday.com/articles/another-instrument-shut-down-on-voyager-1-to-extend-its-interstellar-mission

https://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_1

https://www.space.com/space-exploration/nasa-shuts-down-voyager-1-instrument-to-keep-probe-exploring-interstellar-space

https://www.cnn.com/2026/04/27/science/voyager-1-big-bang

https://science.nasa.gov/mission/voyager/

《環(huán)球科學(xué)》2025年5月刊《星際旅行者，持續(xù)流浪》

《環(huán)球科學(xué)》2023年12月刊《“星際唱片”的誕生》

《環(huán)球科學(xué)》2022年8月刊《“旅行者”號(hào)：最后的告別》

來(lái)源：環(huán)球科學(xué)

原標(biāo)題：人類(lèi)最偉大的飛行器，即將走向終結(jié) | 環(huán)球科學(xué)

編輯：東君

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