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      旅行者?飛船?40周年紀念:人類文明永恒的豐碑

      放大字體  縮小字體 發布日期:2017-10-25  來源:舟山商貿網  瀏覽次數:82
      旅行者?飛船?40周年紀念:人類文明永恒的豐碑

        這里是美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)的“旅行者”飛船任務控制室。這一點你可以從這里的電腦監視器下面放著的一塊手寫板上的字得到證實,那上面寫著:“旅行者任務關鍵硬件。不!要!觸!碰!”

        這一點你可以從這里的電腦監視器下面放著的一塊手寫板上的字得到證實,那上面寫著:“旅行者任務關鍵硬件。不!要!觸!碰!”

        粗看上去,難以想象這里就是人類歷史上一次最偉大,最大膽,最雄心勃勃的探測計劃的控制中心。

        在過去40多年間,兩艘旅行者飛船先后對木星、土星、天王星和海王星進行了考察,并傳回了關于這些奇異世界的大量圖像和數據,讓我們首次目睹冰雪覆蓋的寒冷衛星,有些表面被浮冰覆蓋,有些甚至還有火山正在噴發,遍地硫磺。這次探測任務改變了我們對于地球乃至我們自身的認識,在它的上面還搭載了一塊金唱片,它將承擔起把人類文明的存在事實傳遞到宇宙深處的重任。

        令人印象深刻的是,兩艘旅行者飛船到目前為止都還在繼續工作。旅行者-1號飛船每傳回一個信號,那都是從人類目前為止抵達的最遙遠邊疆傳回的信號。

        在2012年,科學家們認為旅行者-1號已經離開了太陽風的影響范圍,目前距離地球已經超過200億公里,而沿著另一條不同路徑飛行的旅行者-2號飛船距離地球目前也已經超過170億公里,科學家們認為在未來幾年內,它也將沖出太陽風的影響范圍,從而“離開太陽系,進入恒星際空間”。或許這樣設想會更加容易一些:以光速傳播的無線電信號,從旅行者-1號飛船往返地球一次需要大約38個小時。而無線電信號從旅行者-2號往返也需要超過30個小時的時間。

      旅行者?飛船?40周年紀念:人類文明永恒的豐碑

        兩艘旅行者飛船使用上世紀70年代的技術,實現了對太陽系最遙遠的四顆行星的科學探測

        這兩艘遙遠飛船發出的信號將被美國宇航局的“深空網”(DSN)天線接收。這是三臺布置在世界不同地點的巨型天線,專門用于接收遙遠宇宙中飛船發出的微弱信號。每隔一段時間,地面工作人員就會嘗試與兩艘旅行者飛船進行通訊聯絡,下載數據并發送指令。

        目前旅行者飛船的信號傳輸器功率大約是12瓦,當高功率模式時大約是20瓦,大概就和冰箱里的燈功率差不多。

        想象一下,有時候我們在城市遠一些的郊外都會發現手機不怎么有信號,但是美國宇航局的深空網系統需要接受一個遠在200億公里之外,由一臺40年前建造的,功率和冰箱里的小燈差不多的老化發射器發出的信號。這真的非常令人驚嘆,要知道這是使用1970年代的技術制造的。

        原本只打算干4年,結果一干就干了45年旅行者項目經理的加州理工學院科學家愛德華·斯通(Ed Stone)說:“我們人類永遠都是探險家。這只是人類利用機器人開展的最新探索行動之一。旅行者-1號現在正在觸摸恒星際空間的物質。”

        斯通是航天界的傳奇人物,現在已經80多歲高齡。他從1972年起就領導旅行者飛船項目的執行。他說:“旅行者項目幾乎就是我所做全部工作的基礎。這一項目大大開拓了我們對于外部世界的眼界,不管我們望向哪里,自然界都要比我們設想的更加豐富多彩。”

        另一名不得不提到的,旅行者計劃中的傳奇人物是已故著名科學家卡爾·薩根(Carl Sagan)。薩根領導了為旅行者飛船安裝上金質唱片的計劃。到1970年代中期,當時在康奈爾大學任職的薩根早已經是享譽世界的著名天文學家之一。他還深度參與了美國首個著陸到火星表面的探測器——海盜一號的工作。與此同時薩根出版了大量深受歡迎的大眾科學書籍以及電視節目,受到全球性的關注與贊譽。

        通過金質唱片的工作,薩根成功地將旅行者計劃這一原本純粹的科學項目轉變成為了一個文化與藝術性項目。這張金質唱片設計可以在太空中保存10億年,其中收錄了大量有關地球的圖片,聲音和音樂,它將在茫茫宇宙中漂浮,等待外星智慧文明將其截獲,并獲知地球文明的存在。

      旅行者?飛船?40周年紀念:人類文明永恒的豐碑

        目前旅行者飛船的信號傳輸器功率大約是12瓦,當高功率模式時大約是20瓦,大概就和冰箱里的燈功率差不多

        作為旅行者金質唱片的主要設計者之一的藝術家喬·朗伯格(Jon Lomberg)說:“我們想要講述關于一點點關于地球的小故事,關于那上面居住的生命,尤其是那些創造了這張金唱片的那些生命。”他說:“基本原則是,這張唱片并非代表美國宇航局或者美國,而是代表地球,它傳遞的是整個地球的信息,而不是發送它的某個國家或者機構。”

        但薩根和朗伯格遇到了一個問題:美國宇航局只給他們6個星期的時間從無到有設計這樣一張唱片。朗伯格說:“只有6個星期,6個星期之后我們就必須拿出成品交給他們,這真是荒唐透頂!”

        在所有收錄的音樂中,大約有1/3來自西方作曲家,包括巴赫、貝多芬和莫扎特。但這張唱片還必須天才地反映整個世界的音樂文化,因此其中還收錄了從阿塞拜疆的風笛曲到一位扎伊爾女孩的清唱——或者這是世界上第一版全球各地音樂的合集。

        在美國,盡管艾靈頓公爵、查克·貝里以及美國原住民的音樂都得以收錄,但是就在旅行者-2號升空之前不久去世的“貓王”普萊斯利的音樂作品卻未能被收錄。

        加利福尼亞州立大學洛杉磯分校教授史蒂芬妮·尼爾森(Stephanie Nelson)表示:“如果你看一看他們選出的美國音樂,你會發現非常棒。其中大部分是黑人音樂,這很有趣。”

        但整個金唱片項目中,音樂還算是爭議最小的一部分了。旅行者飛船的前輩——1970年代初發射的先驅者10號和11號飛船上攜帶了由卡爾·薩根設計的銘牌。上面鐫刻有落體的男性與女性形象,于是旅行者項目組也希望將這樣一張落體男性與女性形象的圖像收錄到旅行者金唱片中。

        朗博格說:“我認為這是人性本質不可或缺的一部分。”當時他花費數天時間拼命搜尋合適的裸體圖像,所謂合適就是看上去不可以有色情的感覺,但由不能像是醫學教學圖。最后他找到一張懷孕女性的圖像。他說:“我們覺得那張照片不錯,挺合適的。但美國宇航局把照片都退回來了,說那不可能。每次我和觀眾們提起這件事,人群里總會爆發出嘲笑聲。”

      旅行者?飛船?40周年紀念:人類文明永恒的豐碑

        旅行者飛船必須在1977年發射,以便趕上合適的行星位置時刻

        旅行者-2號飛船于1977年8月20日從美國佛羅里達州卡納維拉爾角航天發射中心發射升空,而它的姊妹飛船——旅行者-1號則在9月5日發射升空。1977年發射并非隨意,而是精心安排。

        斯通指出:“只有這時候發射,我們的飛船才能先后連續飛過四顆行星。我們可以先讓第一艘飛船去考察木星和土星,然后安排第二艘飛船飛往天王星和海王星。”

        除了對飛船發射安排的影響,這些行星的位置還影響到噴氣推進實驗室員工的生育率。琳達·斯派克(Linda Spilker)當年就是從旅行者項目開始了自己的工作生涯,現在她領導著美國宇航局極為成功的“卡西尼”土星探測器計劃。她說:“我告訴我的女兒們,她們的出生時間和行星的位置是對應的。這是非常有計劃的,在JPL,你會發現在旅行者飛船從土星飛到天王星之間那間隔的五年間,有很多旅行者寶寶出生了。”(譯者注:旅行者2號飛船1981年8月抵達土星,1986年1月抵達天王星,在此期間有5年時間的工作空檔期)

        在1979年,旅行者飛船發射后18個月,兩艘旅行者飛船開始了它們對木星的考察,以前所未有的精度揭示木星大氣與云系結構的細節。其發回的圖像分辨率令人驚嘆。

        英國倫敦帝國學院的加里·亨特(Garry Hunt)當年擔任旅行者項目成像組負責人,他也是該項目當年唯一一位擔任高級職位的英國科學家。他說:“每一次做一次觀測,一切都是新鮮的。歷史從此改變了。”

        其中一些最重要的科學發現來自那些小衛星,旅行者的近距離考察發現它們的情況要比原先設想的復雜精妙的多。斯通說:“在旅行者飛船之前,地球是唯一一個已知存在活火山活動的星球。但當我們飛過木衛一的時候,我們發現這顆大小和月球相當的木星衛星,它上面的火山活躍程度至少是地球的10倍。”

        旅行者飛船的發現將原本地球中心的很多觀點擊打地粉碎。斯通說:“在旅行者飛船之前,我們認為地球是太陽系內唯一存在液態水海洋的星球,然后我們看到了木衛二,那里有開裂的冰面,下方是巨大的全球性液態水海洋。”

        當年的圖像檔案現在已經被塵封在英國倫敦瑪麗女王學院的一間小房間里,無人問津。隨著所有圖像完成數字化,那些最初的紙質照片越來越少人關注了。但是當年旅行者飛船所拍攝的一些照片,直到今天都讓人驚嘆。

        比如有一張土衛一的照片,是旅行者-1號在1980年拍攝的,看上去真的非常像《星球大戰》里面的“死星”。

        但這還遠非土星所帶來的全部驚喜。除了發現新的土星光環以及新的未知衛星之外,旅行者飛船還對土星最大的衛星土衛六上濃密的氮氣大氣層和甲烷雨現象進行了近距離勘察。它還發回了土衛二的清晰圖像,這是一個小小的冰雪覆蓋的世界,大小大約和英國相當,它可能是太陽系里表面反照率最高的星球了。這兩顆衛星此后都由卡西尼-惠更斯探測器項目進行更加詳盡的考察,現在它們都已經被列入搜尋地球外生命現象的可能候選目的地之一。

        美國行星學會的高級編輯艾米麗·拉克達瓦拉女士(Emily Luckdawalla)說:“每一顆衛星都與眾不同。旅行者飛船讓我們知道我們應該派出什么樣的飛船去考察那些衛星。”

        在1980年11月,旅行者-1號離開了土星,開始了它離開太陽系的漫漫征途。9個月之后,旅行者-2號飛船開始調整航向,飛往太陽系最外側的兩顆行星。1986年,它抵達天王星,傳回人類關于這顆遙遠行星的首張近距離圖像,證實了天王星的光環系統,并發現了10顆新的衛星。

        當旅行者-2號抵達海王星時,時間已經到了1989年8月份,這里有一顆衛星再次吸引了科學家們的目光。斯通說:“當我們飛越海王星最大的衛星海衛一時,我們看到了氮噴發形成的噴泉。時不時的,我們常常會在太陽系中的別處看到原以為只有在地球上才有的現象。”

        旅行者項目的成功為后續的多個探測任務奠定了基礎,其中就包括飛往土星的卡西尼-惠更斯探測器項目,飛往木星的伽利略和朱諾項目。目前還尚未有新的飛往天王星以及海王星的項目,因此旅行者-2號在30多年前傳回的那片遙遠區域的圖像直到現在都仍然是我們唯一的資料。

        縱觀整個人類歷史,很少有探索任務像旅行者計劃那樣產生如此重大的科學影響。但我們也要對這個項目在技術上留下的寶貴遺產心存感激。

        斯通說:“旅行者飛船是人類歷史上第一艘電腦控制的飛船。直到現在它還在自動飛行,自動控制,自我檢查,還可以自動切換到備份系統。”

        事實上,我們每天的生活中都在使用著來自旅行者飛船的技術。斯通說:“由于來自旅行者飛船的信號實在微弱,我們不得不開發出編碼技術,后來出現的手機和CD播放器都是基于這項技術。”類似的,旅行者計劃時期開發的圖像處理技術已經被整合進了你的智能手機,豐富你的日常生活。

        但或許旅行者項目中最激動人心的時刻是在1990年的2月14日。這一天,旅行者-1號飛船調轉鏡頭,對準它出發的方向,拍攝了太陽系的全家福。在它拍攝的圖像中,地球只不過是一顆幾乎看不到的暗淡藍點,它讓我們深刻感受到我們在宇宙中真實的地位。

        拉克達瓦拉女士指出:“地球顯得那么微小,漂浮在太空之中,而那里是我們所知全部生命的居留之所。當你觀看旅行者飛船拍攝的這張陽光下的照片,你幾乎會感到惶恐不安。有時候你會覺得那是一道激光,而地球被固定在那里,只要那么一次災難事件,我們所知的宇宙中唯一的生命居所,我們所知的全部生命就將全部消失。這是一張珍貴的圖像,幫助我們理解我們的世界在宇宙當中是多么脆弱而渺小。”

        在2012年,旅行者-1號飛船穿越日球層頂,進入了恒星際空間。斯通說:“太陽的磁場和太陽風在宇宙中形成了一個巨大的空洞(日球層)。這是一個保護罩,讓我們免受外部宇宙射線的轟擊,我們現在正在了解這個結構是如何與外部的恒星際物質發生相互作用的。”

        旅行者-1號目前正在繼續收集日球層外側空間的信息,而預計在未來數年內,旅行者-2號也將突破日球層頂,進入太陽系之外的那茫茫星海。由于這兩艘飛船是從不同角度不同路徑離開太陽系的,它們采集的數據將幫助科學家們計算日球層的真實形狀。

        但時間正在耗盡。兩艘飛船采用了钚元素衰變產生電力的方式為搭載的設備供電,每一年,電池的功率都會下降大約4瓦特。

        旅行者項目經理蘇茲·多德(Suzy Dodd)說:“我們的目標是讓這兩艘飛船能夠盡可能維持更長時間。你可以將它們想象成一對姐妹,在過去的40年里,其中的一個喪失了聽力,另一個視力已經不那么好了,所以我們必須加倍小心。”

        她說:“我們目前已經關閉了飛船上的冗余系統。我們只打開能夠采集數據的設備,我們也關閉了相機,因為那里很暗,什么都看不到,那里非常非常暗。”

        當然,一部分的電力必須被用來維持加熱器的運作,以確保飛船的設備不會被凍壞。

        未來的某一天,或許在未來的10年內,多德很清楚的知道旅行者-1號和2號將會徹底失去電力而關機。她說:“我想那對于美國宇航局,以及整個人類而言都將會是一個悲傷的日子——就像我們失去了家里的一位老奶奶或者年長的親人,她曾經度過了豐富而充實的一生。有一天當我們準備例行接收旅行者飛船的信號,那一頭卻是一片沉默。”

        但從另一個角度看,旅行者項目卻將是永恒的。或許將遠遠超過人類文明存在的期限。她說:“我希望在未來的某一天,某些人會再次找到它,播放它搭載的金唱片并得知在宇宙中曾經存在過一個叫做地球的古老文明。在金唱片被外星文明發現時,我們的地球或許早已灰飛煙滅。”

        斯通說:“那時候,仍然在茫茫宇宙中飛行的旅行者飛船就將成為我們在銀河系中的使者。它們將圍繞銀河系中心飛行數十億年之久。”不過,對于旅行者飛船搭載的金唱片能否被外星文明捕獲,斯通并不像多德那樣樂觀。他說:“如果真是那樣,那可真是一件不得了的事情,要知道宇宙是非常空曠的。”

        但或許這些都不再重要了。兩艘小小的飛船將成為從地球出發的兩顆時間膠囊,凝固著地球上1977年的那個世界,永遠地朝著無盡的未來飛去。因為有這兩艘小小的飛船,人類文明將會永恒。

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