太陽系中最遙遠的航天器——它們現在在哪？

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原作：Briley Lewis

翻譯：楊欣冉

校對：盛衍鈞 塗天宇

編排：王璞

後臺：李子琦

原文鏈接：https://www.space.com/most-distant-spacecraft-voyagers-new-horizons

這是一幅關於旅行者號探測器的藝術描繪圖。（圖源：NASA/JPL）

自1972年推出先驅者10號以來，人類已經有50年的深空發射歷史了。現在，我們有5艘航天器已經到達或正在快速接近我們太陽系的邊緣：先驅者10號、先驅者11號、旅行者1號、旅行者2號和新視野號。

其中的大多數探測器都超出了最初設計的退役年限並仍在運行，遠遠超出了原來的任務計劃。這些航天器最初計劃探索我們的鄰近行星，但現在它們正在穿越太陽系，爲天文學家提供獨特的太空視角——讓我們來回顧它們在2022年做出的貢獻。

旅行者1號和2號

左：旅行者1號；右：旅行者2號。（圖源網絡，譯者注）

在2022年，旅行者號探測任務迎來了一個非常特別的紀念日：運行45週年紀念。從近距離飛越太陽系外層的行星到探索人類在太空中到達的最遠距離，這兩個航天器爲天文學家探索太陽系做出了巨大的貢獻。

它們現在的主要任務是探索太陽活動的影響最遠可以輻射到哪裡，以及其他恆星活動的影響從哪裡開始。旅行者1號在2012年越過了日球層頂，超過了這個邊界，太陽的粒子流將不再是最重要的影響因素，旅行者2號緊隨其後，並於2018年越過日球層頂。

“旅行者1號現在已經在星際空間工作十年了……而且它還在繼續前進。”加利福尼亞NASA噴氣推進實驗室（JPL）的旅行者項目科學家和行星科學家Linda Spilker告訴Space.com。

而在2022年，任務組遇到了一個重大的挫折——航天器開始向我們返回混亂的位置信息。工程師們找到了問題原因，是航天器調用了一塊壞的計算機硬件，現在問題已經修復。

不過，對於一個老化的航天器來說，這類事件是預料之內的。該團隊還積極管理着每個航天器上的電力供應問題，隨着航天器的放射性發電機效率越來越低，電力供應也在逐年減少。2022年，任務人員關閉了使航天器上許多科學儀器在太空極端嚴寒環境中保持溫暖的加熱器。而令所有人驚訝的是，這些儀器仍然運行良好。

人類最遙遠的航天器和它們離開太陽系、遠離地球的路徑。（圖片來源：NASA/約翰霍普金斯大學APL/西南研究所）

航天器的攝像頭可能在幾十年前就已經關閉了，但其他儀器仍在距離太陽很遠的地方收集着來自太陽等離子體和磁場的數據。由於太陽風的粒子——源源不斷的帶電粒子流——需要花費一段時間才能穿越如此遙遠的距離，遠距離的觀測使科學家們能夠看到太陽的輻射如何在我們的宇宙鄰域中傳播變化。

太陽系邊緣也充滿了驚喜。當遠離太陽系中心時，來自太陽的等離子體變得更加稀疏和分散，這似乎是合理的，但事實上，旅行者號在越過日球層頂後遇到了更密集的等離子體。天文學家對這個問題仍然感到疑惑。

“即使過了這麼久，我們仍能繼續看到太陽在星際空間的影響，這實在是太神奇了，” Spilker說，“我期待着旅行者號繼續運行，也許會達到50週年。”

先驅者10號和11號

（圖源網絡，譯者注）

這兩艘先驅者號航天器在太空史上佔據着特殊的地位，因爲它們扮演着先驅者的角色。不幸的是，這些具有50年曆史的里程碑式的航天器已經無法使用——先驅者10號在2003年失去聯繫，而先驅者11號自1995年最後一次聯繫以來都處於沉默狀態。

但這兩個航天器都是人類存在於太陽系中的標誌，而且仍然在繼續它們的旅程，即使我們不再向它們發送指令或發射火箭。一旦航天器被設定在離開太陽系的軌道上，根據物理學定律，除非有東西改變它的路線，否則它不會停止前進。

新視野號

這是一幅關於新視野號航天器的藝術描繪圖。（圖源：NASA/JHUAPL/SwRI，譯者注）

新視野號是這些開創性任務中迄今爲止最年輕的一員，於2006年發射。在2015年飛越了著名的矮行星冥王星之後，這個探測器一直在以創紀錄的速度離開太陽系，預計將於2040年左右到達日球層頂。

它不僅完成了主要任務，而且在2019年成功飛越了較小的柯伊伯帶天體Arrokoth，作爲它的第一次擴展任務。2022年早些時候，由於尚未得到擴展任務批准，該航天器進入了休眠模式。但現在，團隊正在展開新視野號的第二次柯伊伯帶擴展任務，或簡稱KEM2。KEM2於10月1日開始，儘管該航天器將休眠到2023年3月1日。

與此同時，任務團隊正在準備令人興奮的新觀測。憑藉最先進的儀器——遠比20世紀70年代的旅行者攜帶的儀器先進得多——團隊準備將新視野號作爲遙遠的太陽系中的一個強大的觀測站，以提供我們在地球上無法獲得的視角。

Bonnie Burrati是噴氣推進實驗室（JPL）的行星科學家，也是新視野號團隊的成員，特別期待新視角下看到的柯伊伯帶天體（KBOs），即海王星之外的冰塊和岩石。她說，新視野號在外太陽系的獨特位置，可以提供不同的視角來觀察這些柯伊伯帶天體。不同的視角可以讓天文學家根據光的散射和在天體上形成的陰影及其它因素來判斷這些天體的表面有多粗糙。

另一位來自科羅拉多州西南研究所（Southwest Research Institute）的行星科學家Leslie Young希望利用這艘航天器來觀察更靠近地球的冰巨星：天王星和海王星。新視野號的獨特視角，爲科學家們提供了關於光線如何通過行星大氣層散射的信息，這是我們從地球上無法獲得的信息，因爲我們無法從這個角度看到天王星和海王星。行星科學家渴望獲得更多關於這些行星的信息，特別是在美國宇航局（NASA）開始計劃一項訪問天王星的新任務時。

當航天器從休眠中醒來時，它將經過所謂的“柯伊伯懸崖”，目前科學家認爲那裡的大型柯伊伯帶天體要少得多。巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的天文學家Bryan Holler告訴Space.com：“當我們觀察其他恆星系統時，我們看到碎片盤延伸到離它們的主星更遠的距離。如果外星人觀測我們的太陽系，他們會看到同樣的東西嗎？”

接下來的擴展任務甚至將超越新視野號最初的行星科學領域。現在，該航天器將提供比以往更好的空間背景光和宇宙射線的測量，追蹤整個太陽系的塵埃分佈，並獲得關於太陽影響的關鍵信息，並與旅行者號相輔相成。由於三個功能良好的遠程航天器正朝着不同的方向前進，它們使天文學家能夠繪製出太陽繫結構中的不規則性。

對新視野號來說，幸運的是，有跡象表明，該航天器將有足夠的動力持續到21世紀40年代，甚至可能更久——每年向未知領域移動4.8億公里的距離。

責任編輯：黃婧

牧夫新媒體編輯部

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