“旅行者1號”：下一站小熊座
天聞頻道
“旅行者1號”是美國國家航空航天局（NASA）迄今飛得最快、最遠的探測器。它到底能不能飛出太陽系，是人們關(guān)心的問題。
近日，NASA官網(wǎng)發(fā)布消息稱，美國時間11月28日，科學家成功啟用了“旅行者1號”上一組休眠多時的航跡修正推進器，幫助調(diào)整探測器姿態(tài)。此舉將使“旅行者1號”的服役時間延長兩至三年。這會讓“旅行者1號”離飛出太陽系的目標更近一步嗎？
剛剛進入星際空間
1977年發(fā)射升空后，“旅行者1號”一直在向太空深處進發(fā)。在過去的40年里，“旅行者1號”已經(jīng)飛行210億公里，折合地球與太陽距離的140倍。
如果以太陽系八大行星的軌道為邊界，“旅行者1號”早已飛出了太陽系。也有科學家提出，以太陽風粒子發(fā)揮作用的最后區(qū)域作為太陽系邊界。測量這一邊界在哪里，正是“旅行者1號”的使命之一。在經(jīng)過反復(fù)測量和模型推演后，NASA于2013年9月宣布“旅行者1號”探測到太陽風粒子濃度急劇下降，探測器進入了星際空間。
但對于天文學家來說，更廣為接受的太陽系范圍是太陽的引力范圍。以此為標準，“旅行者1號”只不過度量了太陽系微小的一部分。天文學家一般認為遙遠的奧爾特云是太陽引力發(fā)揮作用的最后區(qū)域。按照目前的飛行速度，飛出太陽系這個目標，至少需要三萬年才能實現(xiàn)。
能源系統(tǒng)壽命有限
那么我們能看到“旅行者1號”飛出太陽系的那個時刻嗎？很遺憾，這個愿望永遠無法實現(xiàn)。
航天專家龐之浩介紹說，科學家會根據(jù)探測目標位置，為探測器選取驅(qū)動能源?！耙话闾綔y目標位于火星軌道以內(nèi)的探測器采用太陽能作為能源，因為在這些區(qū)域光照充足；探測目標位于火星以外的探測器采用核能作為能源?！?/p>
“旅行者1號”最初的探測目標是木星，因此采用的是核能驅(qū)動。龐之浩介紹說，探測器完成加速后，按既定軌道飛行階段需要的能量很少，能量主要用于調(diào)整飛行器姿態(tài)及與地球通訊?！氨热缭谂c地球通訊時，要調(diào)整探測器天線對準地球。”
但盡管如此，“旅行者1號”的放射性同位素熱電發(fā)生器也只能支撐幾十年時間。龐之浩說，“旅行者1號”將于2020年關(guān)閉磁場和粒子探測設(shè)備，只留下紫外線探測設(shè)備繼續(xù)工作?！?025年后，我們將無法收到‘旅行者1號’發(fā)回的科學數(shù)據(jù)，工程數(shù)據(jù)的傳回還能持續(xù)幾年?！奔词剐聠拥耐七M器能將其服役期延長兩三年，但也只是數(shù)萬年飛行時間的一個零頭。與地球失聯(lián)后，人類將無從得知“旅行者1號”的行蹤。
能不能攜帶更多燃料，讓探測器在更長時間里與地球保持聯(lián)系？“每個探測任務(wù)的預(yù)算都是有限的，攜帶更多燃料勢必會占用任務(wù)預(yù)算?！饼嬛票硎?，即使是按照目前的技術(shù)水平，帶上足夠探測器飛行3萬年的燃料，依然是件不可思議的事情。
“太陽系外層空間的天體比較稀疏，‘旅行者1號’遇上其它天體并展開探測的可能微乎其微，不太可能發(fā)回太多有科學價值的數(shù)據(jù)，因此提高預(yù)算、攜帶更多燃料也不太經(jīng)濟。除非未來出現(xiàn)了別開生面的顛覆性新技術(shù)?！饼嬛普f。
攜手四大探測器飛出太陽系
與地球失去聯(lián)系，并不意味著“旅行者1號”旅途的終結(jié)。
北京師范大學天文學系副教授高健介紹說，完成探測任務(wù)的探測器有多種歸宿：留在所登陸的行星上，比如“好奇號”；自我毀滅，比如“卡西尼號”；在太空中繼續(xù)飛行，比如“先驅(qū)者10號”。
“旅行者1號”的選擇和“先驅(qū)者10號”一樣。在耗盡所有燃料后，“旅行者1號”會在慣性的作用下，沿著最后的軌道方向繼續(xù)飛行，除非遇上質(zhì)量足以讓它改變軌道的天體，或者撞上其他天體被摧毀?！暗@種可能不大。”高健說。
“旅行者1號”的旅途也并非毫無阻礙。星際空間并非絕對真空，探測器隨時會遇到星際介質(zhì)粒子。高健說，在與這些粒子的碰撞中，探測器的速度會非常緩慢地降低。此外，太陽引力的微小束縛也會讓它的速度逐漸慢下來。
按照牛頓力學定理，達到第三宇宙速度的物體，將能擺脫太陽引力的束縛，飛出太陽系。1980年，“旅行者1號”對土星系統(tǒng)進行了探測，并利用土星引力彈弓進行了加速。當年11月20日結(jié)束這次探測后，其速度已經(jīng)超過第三宇宙速度。也就是說，在與地球失聯(lián)后，“旅行者1號”仍將頭也不回地向太陽系外飛去。和它抱有同樣目標的，還有旅行者2號、先驅(qū)者10號等其它四個探測器。
“旅行者1號”在太陽系外層空間的速度變化，也許能提供這片區(qū)域物質(zhì)分布的線索。中科院國家天文臺研究員平勁松說，上世紀90年代，數(shù)據(jù)監(jiān)測顯示“旅行者1號”出現(xiàn)異常加速現(xiàn)象。科學家猜測是否存在未知天體吸引探測器，雖然最終從儀器校準角度找到了答案?！澳壳霸撎綔y器已經(jīng)進入了太陽系的空曠空間，科學家很感興趣會不會出現(xiàn)類似情況，以及該如何解釋這類情況?！逼絼潘杀硎荆覈茖W家計劃接收“旅行者1號”傳回的衛(wèi)星無線電波載波信號，分析和監(jiān)測探測器的速度、加速度變化?！罢l也不知道會發(fā)生什么，畢竟‘旅行者1號’已經(jīng)進入了人類探測的空白區(qū)?！?/p>
目前，“旅行者1號”正以每年5億公里的速度飛離太陽系。據(jù)估計，公元40272年，它將飛抵小熊座的一顆恒星附近。而它飛行的每一天，都在創(chuàng)造人類探測器的新紀錄。
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