旅行者1号,NASA的深空探测器,可能很快成为首个达到历史性里程碑的航天器。2026年11月,探测器距离地球仅一光日。
旅行者1号于1977年发射,是距离地球最远的航天器,目前正在探索距离158亿英里的星际空间。
NASA喷气推进实验室旅行者项目经理苏茜·多德表示,光日一词指的是从地球传来的光速信号或指令到达航天器所需的24小时距离。一光日相当于160亿英里(260亿公里)。
所以如果旅行者号团队在航天器到达该点后要求执行某事,旅行者号还需要一天时间才能做出响应。
“如果我在周一早上8点发出命令说’早上好,旅行者1号’,那么我会在周三早上大约8点收到旅行者1号的回复,”多德说。
旅行者1号及其孪生星旅行者2号是唯一在太阳的磁场和粒子组成的气泡——太阳的磁场和粒子泡体,远超冥王星轨道的航天器。经过数十年的太空生活,两人都不得不关闭多项仪器,但他们正利用剩余工具研究这片未知领域,提供可能为未来任务提供信息的数据。
与如此深远的调查保持联系存在诸多挑战,但多德和她的团队正采取必要措施,确保他们的“老年人”在2027年迎来50周年纪念。
跨越宇宙距离保持联系
旅行者1号被发射前往探索木星和土星,自1980年11月掠过土星以来,它一直以相同的轨迹和速度——每小时38,000英里——远离地球。
通过了解地球相对于旅行者1号的位置、航天器的速度和轨迹,工程师能够计算信号到达探测器所需的时间。
例如,旅行者1号在土星掠过后,经过土星后飞越行星平面,离开了行星平面;而旅行者2号在1989年掠过冰巨行星后飞越海王星顶部,随后下降并离开了行星平面。自上次行星掠过以来,两颗探测器都没有轨迹调整,这意味着它们都进行了数十年不间断的巡航。
旅行者2号预计要到2035年11月才会抵达距离地球一光日,即使是最雄心勃勃的估计也表明航天器届时不会运行。但这两项探测器不断给团队带来惊喜。
作为最古老的仍在运行的航天器,旅行者号探测器每天仅凭持续运行就保持着纪录。
但这并不是一个轻松的过程。
多德说,探头回传数据的速度非常低,仅为每秒160比特,类似于拨号上网。
“我们距离地球的距离让接收信号所需的时间更长,信号强度也会逐渐消散,”多德说。“需要多个天线阵列才能收集回那个信号。”
低数据率意味着多德和她的团队收到的关于每艘航天器健康状况的信息非常稀少,如果出现问题,他们无法迅速响应。
然而,两艘旅行者号都设计为自给自足,拥有充足的船载自主权,以便在距离地球数十亿英里外出现意外时自救。
多德说:“如果他们出现问题,可以让自己处于安全状态,这样他们就能等待我们与航天器沟通,找出问题所在并解决。”
旅行者号探测器为何得以延续
多德说,多年来,团队一直做出艰难决定,以确保探测尽可能长时间地运作。这意味着关闭工程系统和仪器以节约能源,并确保航天器保持足够温暖以供运行。
为了让旅行者号探测器继续与地球通信,它们的天线也必须指向我们的星球。
多德说,如果任一探测器的推进剂管冻结,导致天线指向其他方向,“我们将失去任务,因为无法再向航天器发送信号。”
而且不仅仅是旅行者号探测器能否继续飞行——它们还需要配合科学仪器作。
多德有信心,至少有一艘航天器还能再运行两到五年。她说,让这些前所未有的任务得以持续进行的过程每年都变得越来越艰难。
但旅行者号背后有一支了不起的团队,包括80多岁的NASA退休人员,他们为特定子系统和团队成员提供建议,甚至他们的父母在探测器升空时还未出生。
“看到旅行者号上这种跨代的努力真的很令人欣慰,”多德说。“我喜欢这些飞船。他们是我们在地球上的大使。”
