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美国国家航空航天局(NASA)历史性的“旅行者号”(Voyager)任务已经在天空中探索了40年。旅行者2号宇宙飞船于1977年8月20日发射,比它的孪生兄弟旅行者1号早了几个星期。这两个探测器一起对太阳系外太阳系进行了一次前所未有的“大巡游”,近距离观察了木星、土星、天王星、海王星以及这些巨大行星的许多卫星。
这项工作揭示了一个令人瞠目结舌的世界多样性,从根本上改变了科学家对太阳系的认识,然后航行者继续飞行。8月旅行者1号成为第一个到达星际空间的宇宙飞船,旅行者2号也将很快到达这个奇特的地方。
“旅行者1号”(Voyager 1)拍摄的木星火山月亮的图像,显示了一座名为Loki的火山活动的熔岩流。图片版权:NASA/JPL/USGS
自从1972年该项目成立以来,埃德·斯通一直担任“航行者”项目科学家。《Space》最近与斯通讨论了40周年纪念日,旅行者最大的成就和任务的遗产。
《Space》:这40年的里程碑让你感觉如何?你最大的印象是什么?
埃德·斯通:令人惊讶的是,这两个航天器在40年后仍在工作。当我们发射升空的时候,太空时代本身只有20岁,所以这是一个无与伦比的旅程,我们还在探索宇宙的存在。旅行者1号在星际空间里;旅行者2号仍然在里面,我们看到了太阳风在进入星际空间时发生了什么。
《Space》:你知道旅行者2号什么时候可以自由进入星际空间吗?
埃德·斯通:旅行者1号实际上离开了位于鼻部区域的日光层——也就是说它是在星际风中面临的区域,所以这是最简单的方法。旅行者2号在风向的侧翼,所以距离将会是不同的。我们不知道到底有多大的不同,因为这些模型不够准确,不能告诉我们。但我们可以从旅行者1号所看到的情况来估计它接近边界,太阳风层,这意味着可能有好几年的时间。
1977年旅行者1号和2号探测器执行任务,任务是访问太阳系所有外行星,经过40年的太空探索已经飞出太阳系了。图片版权:Karl Tate, SPACE
《Space》:旅行者1号告诉我们什么是星际空间?
埃德·斯通:这真的告诉我们星际风是如何与太阳风相互作用的。每颗星星都有从它吹出的风。在太阳的情况下,它被称为太阳风;这是太阳的大气层以每小时一百万英里的速度加速,在日光层周围形成一个气泡。气泡的大小取决于外面的星际风有多大的压力,它来自于爆炸的超新星。
所以有很大的区别,风从太阳和太阳的磁场,而外面,风从超新星的爆炸了数百万年,在磁场的磁场是银河系本身。
另一件我们了解到的是宇宙射线的强度。宇宙射线是由超新星爆炸加速到接近光速的原子核。最快的能很容易地到达地球;它们是100多年前在这里发现的。但是速度较慢的,只移动了5%光速的,无法进入。所以我们不知道宇宙辐射的强度是什么在气泡之外。
我们现在知道,得到的量取决于太阳的周期,但我们可以说外面不到四分之一的时间。所以日光层基本上是所有行星的辐射屏蔽,因为它可以排除外部的四分之三。我们将继续监测那些宇宙射线,我们已经在那里了,我们期待旅行者2号会找到完全相同的故事。如果没有那将是一个很大的惊喜,因为我们认为现在是一个非常统一的环境。
《Space》:这是任务最大的成就之一,显然是到达星际空间,研究那里的环境。“航行者”的其他成就对你有什么影响?你有什么喜欢的吗?
埃德·斯通:是的,事实上我有很多喜欢的东西。但我总是喜欢想Io,因为它真的为未来奠定了基础。Io是木星的卫星,它的大小和我们的月球差不多。在航行者号之前,唯一已知的活火山是在地球上。然后我们乘上了旅行者1号的Io,发现了8个喷发的火山——10倍于地球上的火山活动,在这个小卫星上。它确实为我们的探索任务奠定了基础;我们没有想到我们会看到的东西。
在同一颗行星的轨道上是欧罗巴,它有一个冰壳。这是我们月球的大小。木卫二上没有火山,但它有一个冰壳,有裂缝,当然也有可能是下面的液体海洋。再一次,在航行者之前,唯一已知的海洋就在地球上。事实证明当(NASA的)伽利略号飞船在几年后返回地球,并在木星轨道上运行了很多次时,它能够显示出在冰壳之下确实有一个海洋。
这是两种开始的旅程。然后我们飞到土星,它的最大的卫星泰坦。再一次,我们在太阳系中发现的唯一氮大气直到那时才在地球上。然而,当我们到达泰坦的时候,它的大气层是地球大气压力的1.5倍——当然是更高的压力,密度更大,更冷。它可能在某些重要的方面类似于地球的大气层,就像在生命进化之前,创造出我们所有人呼吸的氧气。
埃德·斯通:还有其他让你惊喜的事情吗?
埃德·斯通:嗯,在旅行者号之前,所有在行星上看到的磁场都像是地球的磁场。也就是说,磁极靠近行星的转动极。我们认为,这是因为磁场是由行星表面下液体物质的转动产生的;因此,结盟似乎是相当合理的。然后我们飞到天王星,发现它的磁极更靠近赤道,而不是旋转的极。海王星也是如此。所以这不仅仅是一次事故;事实上,这些巨大的行星的磁场方向与我们在木星、土星、地球和水星上发现的磁场截然不同。
所以我们现在已经40年了,旅行者们还能持续收集数据并将其传送到地球上吗?
电源是钚- 238的天然放射性衰变,它产生热量,并通过热电偶转换成电能。因此我们可以相当准确地预测我们拥有多大的能量,以及我们每年将会减少多少能量,因为放射性衰变——它正在衰减。每一年我们都处于一种模式,我们必须关闭使用4瓦的东西,因为我们明年将比今年少4瓦。我们有大约左右的时间,直到我们只能为飞船提供动力,没有任何仪器,这是以后的事了。
但即使在我们不再有能力将任何数据传送回地球后,这两艘旅行者号飞船将会继续绕着银河系的轨道运行,围绕着银河系中心的所有恒星。每2.25亿年后,他们将完成另一个围绕银河系的轨道。他们将在地球被红色的太阳包围很久之后,就这样做了几十亿年。他们将会是我们沉默的大使,他们会告诉我们,他们在哪里被送到了这么多的地方。
《Space》:你能想象没有航行者的生活吗?或者仅仅是你的一部分,你不可能把自己置身于没有航行者的存在中?
埃德·斯通:旅行者号是我职业生涯的核心,这是肯定的。它还允许我从事其他项目其他任务。我们刚刚完成并交付了一种用于帕克太阳能探测器的仪器,该仪器将于明年7月发射。这就是将会在太阳附近落下的探测器,一步一步越来越近。这真的很令人兴奋——这就是我所说的内在边界。这是太阳风开始的地方。
《Space》:你认为未来的几代人会记得“航行者”吗?任务的主要遗产是什么?
埃德·斯通:我认为“旅行者”所做的是揭示出行星和月亮、土星环以及行星的磁场有多么多样化。我们的terracentric视图比现实要窄得多。现在,当然我们知道其他恒星周围的行星系统。有很多这样的例子,我们还没有找到像这样的。再次它甚至扩大了知识的多样性和多样性。
我希望尽管目前还不清楚我们可以发送一个航天器的其他系统中,我们可以提高我们的能力去观察他们,研究他们,寻找任何证据,也许至少微生物进化至少其中一些行星,因为它已经在地球上。
作者: Mike Wall
来自:Space
编译:中子星
审校:博科园