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每分每秒都在刷新紀(jì)錄的旅行

2022/09/25
導(dǎo)讀
一場(chǎng)沒有歸途的宇宙遠(yuǎn)游。
2017年11月底，NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家啟動(dòng)了一臺(tái)已經(jīng)37年未使用的機(jī)器。他們向一架航天器發(fā)出命令：點(diǎn)燃推進(jìn)器，改變位置和天線的角度。
這臺(tái)機(jī)器就是于1977年飛離地球的“旅行者一號(hào)”。
“旅行者一號(hào)”
此時(shí)的它與地球已有200多億千米的距離。信號(hào)花了超過(guò)19個(gè)小時(shí)才追上它，然后又花了更多的時(shí)間返回地面指揮中心。人們?cè)诮辜钡牡却薪K于迎來(lái)了“旅行者一號(hào)”的回復(fù)：4個(gè)備份推進(jìn)器全部啟動(dòng)正常并完成任務(wù)。在場(chǎng)所有人都激動(dòng)不已！簡(jiǎn)直難以置信，一臺(tái)無(wú)人維護(hù)的航天器，孤獨(dú)地飛行了40年之久，機(jī)載計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算能力和容量?jī)H為現(xiàn)代智能手機(jī)的百萬(wàn)分之一，卻依然能正常接收指令完成工作！如果你曾玩過(guò)遙控賽車，想象一下，你遙控的賽車遠(yuǎn)在太陽(yáng)系之外，而你卻在發(fā)號(hào)施令讓它轉(zhuǎn)彎！很好理解這種奇跡般的科學(xué)壯舉了吧。

  • 天際飛馳的雙子

“旅行者號(hào)”包含兩臺(tái)航天器，分別是于1977年8月20日發(fā)射升空的“旅行者二號(hào)”，以及因故障延期于1977年9月5日發(fā)射升空的“旅行者一號(hào)”。兩臺(tái)航天器各重815千克，結(jié)構(gòu)大體相同，帶有宇宙射線傳感器、等離子體傳感器、磁強(qiáng)計(jì)、電視攝像儀、紅外干涉儀等11種科學(xué)儀器，耗資3.5億美元，無(wú)疑是一項(xiàng)大工程。起初，該航天計(jì)劃的目的只是針對(duì)木星和土星進(jìn)行探測(cè)，后來(lái)變?yōu)轱w臨外太陽(yáng)系所有巨行星，再后來(lái)估計(jì)連設(shè)計(jì)師也沒想到它們倆能飛那么遠(yuǎn)那么久。

“旅行者號(hào)”飛行軌跡圖

“旅行者一號(hào)”目前已距離我們200多億千米，成為距地球最遠(yuǎn)的人造物體，并以每秒約17千米（每年約5.4億千米）的速度越發(fā)遠(yuǎn)離我們。而“旅行者二號(hào)”則利用千載難逢的機(jī)會(huì)（毫無(wú)疑問這個(gè)機(jī)會(huì)來(lái)自物理學(xué)家的測(cè)算）遍訪木星、土星、天王星、海王星，成為第一個(gè)掠過(guò)天王星和海王星的探測(cè)器，獲得了一系列珍貴的科研數(shù)據(jù)，目前也已沖破太陽(yáng)風(fēng)層進(jìn)入更廣闊的星際空間了。
“旅行者二號(hào)”拍攝的海王星
也正是由于“旅行者號(hào)”發(fā)回的照片，我們才真切感受到自己的渺小，也更加了解了地球——著名天文學(xué)家卡爾·薩根為之謳歌的 “暗淡藍(lán)點(diǎn)”：“看看那個(gè)光點(diǎn)，它就在這里。那是我們的家園，我們的一切。你愛的每個(gè)人、你認(rèn)識(shí)的每個(gè)人、你聽說(shuō)過(guò)的每個(gè)人、歷史上存在過(guò)的每個(gè)人，都在它的表面度過(guò)了自己的一生?！?/span>

地球在“旅行者號(hào)”拍攝的太陽(yáng)系全家福中僅占0.12像素

  • 向宇宙發(fā)出的誠(chéng)摯問候

與飛馳在星際空間中的航天器相比，更具人文意義的，無(wú)疑是“旅行者號(hào)”攜帶的那張直徑30厘米的鍍金唱片。其上所刻的每一種圖案和收錄的每一個(gè)音符，都蘊(yùn)含了能代表人類文明與地球風(fēng)貌的智慧結(jié)晶。

“旅行者號(hào)”上的鍍金唱片

該唱片的內(nèi)容由卡爾·薩根主導(dǎo)的委員會(huì)選擇。他們收集了115張圖像和各種自然聲音，例如由沖浪、風(fēng)、雷、鳥類、鯨魚和其他動(dòng)物發(fā)出的聲音。此外，他們還添加了來(lái)自不同文化和時(shí)代的音樂，并用55種語(yǔ)言（從大約6000年前在蘇美爾使用的阿卡德語(yǔ)到現(xiàn)代中國(guó)方言吳語(yǔ)）表達(dá)了地球人的問候。薩根曾說(shuō)過(guò)：“宇宙比任何人所能想像的還要大，如果只有我們，那就太浪費(fèi)空間了。”唱片始終以恒定的轉(zhuǎn)速播放著蘊(yùn)含的信息，也許在遙遠(yuǎn)的未來(lái)，它的聲音會(huì)被別的智慧生物聽到。

  • 老兵不死，只是逐漸凋零

如果不是攜帶的燃料——钚238即將告罄，我們完全相信“旅行者號(hào)”可以更長(zhǎng)久地完美工作。然而，現(xiàn)實(shí)總是殘酷的，由于能源不足，“旅行者號(hào)”不得不逐一停止各項(xiàng)功能，如同漸凍癥患者一般。專家預(yù)計(jì)，2025年，也就是3年后，“旅行者號(hào)”就將成為再也無(wú)法回應(yīng)人類呼喚的人造天體了。

“旅行者號(hào)”喪失功能時(shí)間表

然而，“旅行者號(hào)”即使沒有能源也很可能相當(dāng)長(zhǎng)久地飛行下去，它與其他物體相撞的可能性并不大，畢竟宇宙比我們想象中還要空曠。它也許會(huì)在幾萬(wàn)年后造訪另一顆恒星，或者在更遙遠(yuǎn)的未來(lái)見證宇宙間更多絢麗的瞬間。它的生命即將結(jié)束，卻又幾近永恒，很可能在人類滅絕之后依然游蕩于太空之中。它穿越茫茫宇宙，周遭漆黑，默默不語(yǔ)，帶著身上的故事，在希望而非預(yù)料中遠(yuǎn)游。

漸行漸遠(yuǎn)的“旅行者號(hào)”（示意圖）

  • 科學(xué)為翼，飛馳星海

17世紀(jì)的英國(guó)詩(shī)人彌爾頓曾這樣表達(dá)飛天的夢(mèng)想：“今吾飛向天海，放眼樂土，終日無(wú)眠，蒼穹無(wú)垠。”直到康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基于 1897 年 5 月 10 日推導(dǎo)出了火箭推進(jìn)方程，以及20世紀(jì)自然科學(xué)迎來(lái)了蓬勃發(fā)展的時(shí)代，人類這一終極夢(mèng)想才得到了成真的可能。
從1957年10月4日世界上第一顆人造衛(wèi)星升空，到如今神舟十四號(hào)在太空中的翱翔，65年間人類發(fā)射了數(shù)不勝數(shù)的人造物體到太空中。每一次發(fā)射都伴隨著眾多科研人員的共同努力，極其先進(jìn)的組建和計(jì)算設(shè)備的運(yùn)行，對(duì)物理學(xué)及各類學(xué)科知識(shí)的反復(fù)運(yùn)用。我們?cè)?jīng)很難想象能遙控一臺(tái)遠(yuǎn)在百億千米外的機(jī)器，我們同樣無(wú)法預(yù)測(cè)未來(lái)人類的征程會(huì)有多遠(yuǎn)。在這眾多的航天器中，唯有“旅行者號(hào)”走到了太陽(yáng)系之外，成為一座難以磨滅的豐碑。它遙遠(yuǎn)的身影激勵(lì)著后繼者們?nèi)プ汾s，去超越。它是一個(gè)先行者，更是一個(gè)引航員。于它之后，我們又制成了更多探索宇宙的利器，眼界逐漸擴(kuò)大，視野更加清晰，認(rèn)知持續(xù)豐富。人類向真理的探索之路，與“旅行者號(hào)”的永恒之旅，一般無(wú)二。無(wú)私的合作與恒久的好奇心，終將得到美好的慰藉。


 BOOK TIME
追尋“旅行者號(hào)”的腳步重溫物理學(xué)偉大成果物理學(xué)不止可以格物致知還可以浪漫而優(yōu)雅


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《賽先生》微信公眾號(hào)創(chuàng)刊于2014年7月，創(chuàng)始人為饒毅、魯白、謝宇三位學(xué)者，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)由知名科學(xué)家創(chuàng)辦并擔(dān)任主編的科學(xué)傳播新媒體平臺(tái)，共同致力于讓科學(xué)文化在中國(guó)本土扎根。
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