1977年9月5日发射的“旅行者1号”探测器,在历经36年漫长的星际旅行后,近日终于被正式确认进入了星际空间,成为首个飞出太阳系的人造探测器。
“这是一次壮举,与麦哲伦第一次环球航行、1962年‘水手2号’第一次飞掠过金星(人类第一次成功接近其他行星),以及阿姆斯特朗第一次踏上月球等一样的壮举。”旅行者项目首席科学家、加州理工学院物理学教授埃德·斯通说,“神秘的太阳系最后的疆界正逐渐进入视野,感谢‘旅行者1号’,人类最遥远的探索者。”
北京时间9月13日凌晨,美国宇航局(NASA)发布消息称,1977年9月5日发射的“旅行者1号”探测器历经36年的星际旅行,已正式确认进入了星际空间,成为首个飞出太阳系的人造探测器。
我们无从知晓,在宇宙深处是否有——或有多少智慧种族,和我们一样,急于验证自己并不孤单,但我们离他们,更近了一步。
孤独的歌者
1977年,《地球之声》(The Sounds Of Earth)诞生,这是一张影响却颇为深远的唱片,由美国天文学家卡尔·萨根汇编而成。12英寸规格的唱片用铜制成,并镀金以延长其使用寿命。作为历史上涉猎范围最广的唱片,五千多年的人类文明都囊括在内:从大自然的风雨声、鸟鸣鲸歌,到澳大利亚土著民歌、阿塞拜疆风笛、中国古筝曲《高山流水》,再到巴赫、贝多芬,还有55种语言讲的问候语,“来自行星地球的孩子(向你们)问好”。
遗憾的是,唱片只发了两张。
为方便将来其他生物偶然发现这张唱片时,能够听到里面的音乐和其他录音文件,专辑中还放了一个唱针。
专辑被放到了“旅行者1号”和“旅行者2号”探测器的表面上,其正上方装有3.7米宽的白色的通信碟作为整个架构的主导部件。如果把探测器比作一只昆虫,这些部分好比其“四肢”和触须。探测器行驶到太阳系以外的黑暗空间时,其一侧会伸出13米长的象鼻状的磁探测器吊杆,下面的放射性同位素温差发电器可以发电,给探测器提供动力。在探测器的另一侧,也有一只伸出的“手臂”,上面装载着“旅行者”的“眼睛”:一排照相机、分光仪、微型探测器和其他设备。
旅行者号系列探测器项目由美国宇航局(NASA)的喷气推进实验室(JPL)负责。制造一个可以在太空存活多年的探测器,对上世纪70年代的JPL来说,是个巨大的挑战,当时他们建造的最先进的探测器,也仅能在太阳系内运行几个月而已。
“那时,这想法让人热血沸腾。”旅行者号系统工程师约翰·卡桑尼说,“制造出遇到故障还能运作,并且持久运转的探测器。我们认为除了我们,别人谁都不行!”
5年的时间,JPL成功了。他们制造出的旅行者号系列探测器,即使没有电源供给,在星际空间空旷良好的飞行环境中,它们的旅程也很可能持续数百万年。从探测器的外观,外星生物可以推测出人类的群体规模和智慧程度。从探测器工程的复杂程度,它们可以看出我们的技术和数学能力——至少是20世纪70年代探测器发射时的水平。
不过,在1977年初,当JPL进行旅行者号探测器的收尾工作时,卡桑尼感觉,旅行者号探测器的设计本身,还是无法告诉外星人,人类真正是什么样的生物——稍早完成的先驱者系列,其上相对“简陋”的铭文铝板同样无法完成这一任务。
于是,卡桑尼跟萨根建议,像先驱者系列一样,给两艘探测器加上一些装置,以展示我们究竟是怎样的生物。
萨根推测说,音乐也许是与外太空生物沟通的最好方式,能增加他们对我们的了解。“其他生物能够理解音乐的含义吗?”萨根对此很好奇。“对他们来说,音乐中激荡的情绪也许是一个谜。但是,如果我们要向他们传递有关人类的讯息的话,那么,音乐就将是必不可少的一部分。”唱片对其他文明传递了什么并不那么重要,重要的是,他们述说了我们自己的文明。
“这是来自渺小的、遥远的世界的礼物,它浓缩了我们的声音、我们的科学、我们的影像、我们的音乐、我们的思想和感情。我们正努力延续自己的岁月,希望有朝一日能与你们同在。”面对浩瀚星海,时任美国总统卡特在金唱片里的问候,谦和恭顺。
勤勉的摄影家
1977年9月5日,“旅行者1号”离开地球,仅比它的姊妹飞船“旅行者2号”晚了16天。
旅行者号的最初目标是巡视木星和土星,然后传回木星大红斑和土星环的照片。然而它们除了完成这些任务,还传回更多意想不到的发现:木星的卫星木卫一上存在喷发的火山;木卫二冰封的地表下存在海洋的线索;土星的卫星土卫六上存在甲烷雨的迹象。
“一次又一次,旅行者号不断呈现令人意想不到的结果,这意味着我们还有很多东西需要了解。”斯通说。
于是,勤勉的“旅行者”被赋予了更多的任务。
“旅行者2号”向“南”朝着天空中最亮的星——天狼星的方向行驶,“旅行者1号”则借土星引力为弹弓,向“北”而去,4万年后,它将经过蛇夫座。
在漫长的旅程中,旅行者号们传回近10万张照片——其中一些是令世界惊艳的图片,我们做梦都想不到的绝妙景象。这些图片挑战我们对气象学、地质学的现有观点,以至于我们得将太阳系和行星科学作为一门学科来重新理解。
1990年的情人节,“旅行者1号”收到指令,调转镜头,在太阳系上空60亿公里处,以一种独特的视角拍摄了一张行星“全家福”。
在当时,这是地球照片中拍摄距离最远的一张,画面中地球如沧海一粟——是茫茫如海的黑色太空中,“一个暗蓝色小点”。最初,当这张照片印出来时,旅行者号科学家们误把地球当成了光照片上一粒灰尘,险些将其擦除。
拍完这张照片,“旅行者1号”经由冥王星轨道,到2012年正式进入“弓形激波”区域——该区标志着太阳风和银河风边界地带,即太阳引力的边缘区。不久之后,“旅行者2号”也到达这一地带。
姊妹俩开始了“首个飞出太阳系的人造探测器”的最后争夺。
幸运的冠军
某种意义上讲,这场争夺中,“旅行者1号”有种近乎开外挂的幸运。
1972年发射的“先驱者10号”和1973年发射的“先驱者11号”,因为设计缺陷,在漫长的旅途中速度不断衰减,并且逐渐偏离原定航线,最终能源耗尽与地球失去联系。
而“旅行者2号”的失利,则是路线设定的原因,它飞越太阳系的旅程更长——“旅行者2号”发回的数据表明,太阳系不是球形,而是一个不对称的、凹陷的结构,或许有点像鸡蛋。
确定“旅行者1号”的优胜,也曾经历过一番激烈的争论,科学家们一直在尝试各种不同的检测方法。
直到9月12日,美国艾奥瓦大学的唐·格尼特及其科研团队,将能够证实“旅行者1号”已经飞出太阳系的最新数据,发表在美国《科学》杂志上。
格尼特的研究小组分析了“旅行者1号”向地球发回的数据,从电子等离子体振荡的测量结果中发现了重大突破。“我们在数据中看到这些振荡的时候,真的是从座位上蹦了起来——它向我们证明,飞船已经驶入一片全新的区域,时间大概是2012年8月。”
与“旅行者1号”联络不畅,也是难以确定它精确位置的原因之一,即便是现在,就算以光速传送信息,“旅行者1号”与地球联络也要花很长时间。“现在的单程传送时间约为17小时。”现旅行者号负责人苏珊·多德说道,“我们周六上午发出指令,到周日下午收到反馈。”多德自20世纪80年代中期就开始从事旅行者探测器的相关工作,她把跟探测器的通信工作比作照料老年人。“有时候,它们也需要稍稍调整一下,才能听清你所说的话!”
除非出现严重的工程故障,旅行者号们还会继续向地球传送星际空间的探测信息工作,直至2025年左右。当能量低于所需值时,地球将渐渐失去与它们的联系。