美国宇航局寿命最长的任务航海者号在太空中记录了 45 年

8月18日 22:15 引自:phys.org

这张 1977 年 3 月 23 日在美国宇航局喷气推进实验室拍摄的档案图像显示,工程师们正在准备航海者 2 号宇宙飞船,准备在当年晚些时候发射。图片来源:NASA/JPL-Caltech

美国宇航局的双航海者号探测器在某些方面已经成为他们那个时代的时间胶囊:它们每个都携带一个用于记录数据的八轨磁带播放器,它们的内存比现代手机少大约 300 万倍,并且它们传输数据的速度大约慢 38,000 倍而不是 5G 互联网连接。

然而,航海者号仍处于太空探索的前沿。它们由位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室管理和运营,是唯一探索星际空间的探测器——我们的太阳及其行星穿越的银河海洋。

太阳和行星位于日球层中,这是一个由太阳磁场和太阳风向外流动(来自太阳的带电粒子)产生的保护性气泡。研究人员——其中一些人比这两个遥远的航天器还年轻——正在将航海者号的观测结果与新任务的数据相结合,以更全面地了解我们的太阳以及日球层如何与星际空间相互作用。

“太阳物理学任务舰队为我们的太阳提供了宝贵的见解,从了解日冕或太阳大气层的最外层,到检查太阳对整个太阳系的影响,包括地球上、我们的大气层和星际空间, ”美国宇航局华盛顿总部太阳物理学部主任尼古拉福克斯说。“在过去的 45 年里,航海者号任务在提供这些知识方面发挥了不可或缺的作用,并以其他航天器无法企及的方式帮助改变了我们对太阳及其影响的理解。”

这张档案照片显示工程师在 1976 年 11 月 18 日对 NASA 的航海者号进行振动声学和高温冲击测试。图片来源:NASA/JPl-Caltech

航海者也是大使,每个人都携带着一张黄金唱片,其中包含地球上的生命图像、基本科学原理图以及包含来自大自然的声音、多种语言的问候和音乐的音频。对于任何可能遇到太空探测器的人来说,镀金的记录是宇宙的“瓶中信息”。以黄金在太空中衰变并被宇宙辐射侵蚀的速度,这些记录将持续超过十亿年。

超出预期

航海者 2 号于 1977 年 8 月 20 日发射升空,航海者 1 号于 9 月 5 日紧随其后。两个探测器都前往木星和土星,航海者 1 号移动得更快并首先到达它们。这些探测器一起揭示了太阳系最大的两颗行星及其卫星的许多信息。航海者 2 号也成为第一个也是唯一一个靠近天王星(1986 年)和海王星(1989 年)飞行的航天器,为人类提供了对这些遥远世界的非凡视角和洞察力。

当航海者 2 号进行这些飞行时,航海者 1 号朝着日球层的边界前进。2012 年离开时,航海者 1 号发现日球层阻挡了 70% 的宇宙射线或恒星爆炸产生的高能粒子。航海者 2 号完成行星探索后,继续前往日球层边界,于 2018 年退出。这艘双子飞船从该区域获得的综合数据挑战了之前关于日球层确切形状的理论。

旅行者 1 号和 2 号自 1977 年发射以来取得了很大成就。这张信息图突出了该任务的主要里程碑,包括访问四个外行星并离开日光层,或太阳产生的磁场和粒子的保护气泡。图片来源:NASA/JPL-Caltech

“今天,当两个航海者探索星际空间时,他们正在为人类提供对未知领域的观察,”航海者号在喷气推进实验室的副项目科学家琳达·斯皮尔克说。“这是我们第一次能够直接研究恒星,即我们的太阳,如何与日球层外的粒子和磁场相互作用,帮助科学家了解恒星之间的局部邻域,颠覆有关该区域的一些理论,并为未来的任务提供关键信息。”

漫长的旅程

多年来,航海者团队已经习惯于克服操作如此成熟的航天器所带来的挑战,有时会求助于退休同事的专业知识或挖掘几十年前写的文件。

每艘航海者号都由含有钚的放射性同位素热电发电机提供动力,钚发出的热量可以转化为电能。随着钚衰变,热量输出减少,航海者号失去电力。作为补偿,该团队关闭了所有不必要的系统,其中一些曾经被认为是必不可少的,包括保护仍在运行的仪器免受太空寒冷温度影响的加热器。自 2019 年以来关闭加热器的所有五台仪器仍在工作,尽管它们的温度远低于它们测试过的最低温度。

最近,航海者 1 号开始遇到一个问题,导致其机载系统之一的状态信息出现乱码。尽管如此,系统和航天器仍继续正常运行,这表明问题出在状态数据的产生上,而不是系统本身。在工程团队试图解决问题或找到解决问题的方法时,探测器仍在发回科学观察结果。

“航海者号继续取得惊人的发现,激励了新一代的科学家和工程师,”喷气推进实验室航海者号项目经理苏珊娜·多德说。“我们不知道任务将持续多久,但我们可以肯定,随着航天器离地球越来越远,它们将提供更多的科学惊喜。”

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