听斯通博士讲述"旅行者"的故事

　　9月12日，美国爱荷华大学的唐纳德‘格尼特及其同事在《科学》杂志发表报告，证实了“旅行者”1号已经在2012年进入了星际空间，成为了人类历史上第一个到达星际空间的人造物体。这一消息随后被美国航宇局（NASA）确认并公之于众。NASA的发言人表示：一系列相关数据证明，“旅行者”1号已经于2012年的8月25日脱离了包裹着太阳系的由炽热而活跃的粒子组成的太阳圈顶层，进人了寒冷黑暗的恒星际空间。 　　现年77岁的爱德华·C·斯通博士是“旅行者”计划迄今为止唯一的项目首席科学家，是“旅行者”1号最权威的发言人。他与“旅行者”1号相伴36年。现在，“旅行者”1号的数据仍会在第一时间送到斯通位于加州理工学院的办公室。9月24日，斯通在第64届国际宇航大会上做了第一场亮点报告，为几千名观众讲述了“旅行者”号的故事。 　　起初只是瞄准四大行星 　　上世纪70年代初期，人们认识到木星、土星、天王星和海王星的几何位置，可以允许一艘探测器以平滑的轨道一次飞过，就像“打水漂”一样借力飞行。不过，由于这些星体以不同的速度绕太阳旋转，这种机会每180年才发生一次。因此要执行这样的一项任务，必须在1977年8月底或者9月初发射探测器。 　　1977年8月20日，9月5日，“旅行者”2号和“旅行者”1号先后发射升空。斯通表示，最初的想法是让2艘“旅行者”去探索四个大行星：木星、土星、天王星和海王星。但在任务书中，也明确写上了拓展任务：飞往星际空间。因为，当初大家并不知道日球层有多大，也不知道飞行器可以飞多久，部件会不会损坏，因为大部分的探测器只能运行20年。 　　“旅行者”1号飞向木星和土星之后，以逃逸轨道远离太阳而去。“旅行者”2号在成功造访了木星、土星、天王星和海王星后，也远离太阳而去。 　　在旅途中，“旅行者”发现了太阳系中各种令人惊讶的场景，彻底改变了以前的认知。在“旅行者”1号之前，人们知道太阳系最大的火山在地球上，“旅行者”1号发现木卫一上的火山比地球上的还要大10倍。这之前，我们以为地球是唯一一个大气中存在氮的星球，但“旅行者”1号飞过土星的卫星后，发现土卫六的氮气密度更高。我们以为卫星的磁场都跟地球一样有南北极，但“旅行者”1号经过海王星时，发现它的磁场是沿着赤道方向横向分布的。诸如此类，不胜枚举，两艘探测器的发现超过之前数百年的观测。 　　如何判定已经进入恒星际空间 　　太阳系边缘不存在清晰的界面，而是延伸式的和不规则的。原因是太阳粒子和太阳系外的宇宙粒子是互相影响的。 　　“旅行者”1号进入星际空间的标志，主要是看其经历的太阳系边缘三个“重要变化”：第一个变化是，过去3年中，“旅行者”1号上携带的两个高能探测器接收到越来越多的来自太阳系外的宇宙射线。今年7月，“旅行者”1号传回的数据显示，宇宙射线数量急剧增加。同时，探测器探测到的源自太阳的高能粒子数量有所下降。第二个变化是，在过去几年里，“旅行者”1号探测到其已到达宇宙中的无风带——太阳风在那里大幅减速，而现在它已经探测到了第一缕“星际风”的行踪。第三个指标是磁场发生明显变化。 　　从视觉上来说，现在的“旅行者”1号所在的星际空间和日球层里面并没有太大的区别，都是漆黑的宇宙。但是，从触感上，就大不一样了。飞行器上的仪器可以感觉到太阳风从哪儿来，有多少带电粒子在旁边，可以测量太阳磁场，可以测量等离子体密度，你可以把来自太阳和来自星际空间的等离子体想象成一种压力，那飞行器就可以感觉到里外不同的压力。 　　人类此前对星际空间的了解，都来自于日球层以内的观察和测量，或是很遥远的观察。这次能够在真正的星际空间中观察它们。“旅行者”1号有4个仪器，其中3个分别测量磁场、低能粒子和宇宙射线，还有一个是通过无线电波振动间接测量等离子体密度。地面团队对“旅行者”1号位置的判断就是基于无线电波的振动频率发生的变化。 　　目前，地面团队唯一能控制的是两艘探测器上的旋转天线，可以让它360度旋转，以实现对飞行器周边环境全方位的测量。不过，即便是这样的控制，也远远超出在地球上的人们的想象，如今，“旅行者”1号距离地球已有187亿千米远，它的信号到达地球需要整整17个小时，且已经微弱到只有十万兆分之一瓦。 　　能碰到外星人吗？ 　　两艘“旅行者”都携带有“黄金唱片”，这是源于美国著名的天文学家卡尔·萨根的创意。唱片中包含了联合国秘书长和美国总统的问候语，地球上各种生命，以及他们的图片、声音。 　　斯通认为，遇到外星人的可能性很小。他说，太空真的很渺茫，“旅行者”1号距离下一个恒星还有1至2光年的距离，得花几千年时间才能到达，所以被其他文明发现的可能性是很小的。 　　但是，斯通说，“旅行者”项目让他觉得有五方面的价值：一是物理层面的，它去了人造物体从未去过的地方；二是知识层面的，它让人类了解太阳系边缘有些什么东西；三是技术层面的，让人们了解如何远距离遥控飞行器；四是应用层面，可以让人们去了解怎样可以更好地利用太空；五是人的层面，它实现了在那样的太空环境中，人类物体依然可以运行良好。 　　斯通认为，如果要打造另一艘飞行器的话，可取之处有“旅行者”核动力电池和借力飞行的轨道设计方案，其他技术大部分已经很老旧了，比如“旅行者”1号上所有的内存只有68KB，一台苹果4S手机内存可达64GB。 　　追随36年从未失去信心 　　斯通是项目团队中一直坚持下来的两位之一。斯通说，这显然是跨越一生的“旅程”。我们为此工作近40年了，很荣幸参与了这个改变人类对太阳系看法的任务，这是人类第一次探索星际空间，能参与这样伟大的任务，我们都感到很兴奋。平时，我们的工作就是看各种数据、各种信号，每年开两次会，分析最新的数据，判断“旅行者”探测器所处的环境是否发生了变化。 　　外界一直在质疑，人类能不能到达太阳系边界，7我们的项目每两三年就论证一次。“我们最大的担忧是资金，担心项目的资金会被砍掉。但是我们从没有失去过信心。”在上世纪90年代到新世纪初那些年，旅行者号项目的预算减少了，团队成员也在逐步减少。 　　地球与太阳之间的距离为一个天文单位，约为1.5亿千米。而现在，“旅行者”1号在距离太阳125个天文单位的地方，而且，还会越来越远。按照计划，到2020年，地面团队将一个个地关闭“旅行者”1号上的科学仪器，到2025年，科学仪器全部关闭。 　　等到2036年之后，连讯号传输的电力都将消耗殆尽，“旅行者”1号将成为一个沉默的信使，载着带有人类讯息的“金唱片”游荡在宇宙。因为它和任何能够毁灭它的东西相撞的可能性非常小。所以，它可能是有史以来最长久的人造物。