[图]进入未知世界系列之旅行者号：一次穿越星际空间的史诗般旅程
在本系列文章中，New Atlas对过去和现在的太空探测器进行概要分析，其任务是通过带领我们进入未知领域来突破科学的界限。本周的主题是旅行者号（Voyager ）任务，这是人类迄今为止最史诗般的天文历险。
对于一个希望访问太阳系行星的航天机构而言，进行探测任务的最佳的时间是木星、土星、天王星、海王星和冥王星的轨道将它们形成紧密而整齐的排列方式。其中四颗气态巨行星出现这种现象非常难得,平均每隔175年才会发生一次。
20世纪70年代美国宇航局（NASA）在前总统理查德·尼克松的领导下踏上太空探索的新篇章时，该机构获得了一次独特的机会。这是自1800年以来首次发生，罕见的“行星连珠”使NASA的航天器可以利用行星的引力弹弓效应进行加速，从而可以用一个航天器访问土星、天王星、海王星和木星，在此过程中燃烧最小的推进剂。最终，预算不允许这笔10亿美元的“行星壮游”(Planetary Grand Tour)，而美国却选择了一个更为保守的五年任务来深入研究土星和木星。
但是，聪明又雄心勃勃的NASA工程师们竭尽全力使航天器能够走得更远。此外，他们选择了一条飞行路线，如果需要的话，该飞行路线将允许航天器继续向天王星和海王星前进，甚至朝着太阳系的边缘继续前进。
1977年8月和9月发射的两艘旅行者号探测器运载着相同的科学有效载荷，很快就发回了木星的第一张图像，为我们绘制了生动的土星环图，动荡的大红斑和点缀着活火山的卫星。随后又一次密集飞越，这一次是土星和它的最大卫星土卫六泰坦。这是人类对土星及其宏伟的土星环系统的首次真实观察，航天器识别出四颗新卫星，并揭示了几乎完全由氢和氦组成的大气层。
此时，旅行者1和旅行者2采取了不同的方式。旅行者1号近距离掠过泰坦，发现被烟雾笼罩的天体，然后继续朝星际空间前进。同时，旅行者2号获得了绿灯，继续进入天王星，在那里捕获了详细的照片以及对其卫星、磁场和环的见解。
海王星是旅行者2号的下一站，于1989年飞越该星球，捕捉了寒冷、黑暗世界的惊人图像，发现冰冷的间歇泉从冰冻的卫星海卫一表面喷出物质。迄今为止，飞掠海王星和天王星的旅行者2号仍然是人类对这些行星的唯一访问。
旅行者2号和旅行者1号的任务远远超出了NASA的官方期望，但并未超出其背后的人们的希望和梦想。从这里开始，旅行者1号承担了一项新任务，即向太阳系外行星上方窥视，以调查太阳影响的范围。
但要照著名天文学家Carl Sagan的指示，拍摄有史以来最具标志性的太空照片之一。当旅行者1号驶出海王星轨道时，探测器向后看以拍摄它所探访过的行星，地球出现在这张从40亿英里外（64亿公里外）拍摄的照片中，这一图像被称为“暗淡蓝点”（Pale Blue Dot）。
之后旅行者号任务被改名为旅行者号星际任务，这是太空探索历史最长的新篇章，重点是围绕着日光层。中心的太阳产生磁场和太阳风，质子和电子从我们的恒星向外流，直到它们与星际空间的压碎碰撞为止。
这个汇合点是日光层的边界，被称为日球层顶（Heliopause），直到开拓者旅行者号探测器穿过该区域之前，没人知道它的确切位置。在这里，他们发现，随着太阳的影响开始减弱，并且不同的条件开始起作用，太阳风从100万英里/小时（160万公里/小时）减慢到25万英里/小时（40万公里/小时）。
在旅行者1号发射35年后的2012年8月，它通过了日球层顶，进入了星际空间，成为第一个完成次此壮举的人造物体。通过这样做，它传达了星际宇宙射线中巨大的尖峰和太阳射线中的巨大倾角的读数，尽管磁场中的变化可以忽略不计，这给科学家们带来了曲线球，并暗示了日球层顶比我们想象的要复杂得多。
然后在2018年12月，旅行者2号加入了星际空间中的同胞，距离地球约110亿英里（180亿公里）。尽管之后旅行者2号可能证明对科学家更有成果，因为它的等离子科学实验仍然有效。该仪器收集有关太阳风电流的数据以推断其速度，密度，温度和压力。
在这里，除了太阳的影响之外，旅行者号探测器无法利用太阳能，而是使用由辐射热发电机。它们在防止电子器件冻结在星际空间的严酷环境中以及使仪器保持正常工作中发挥着至关重要的作用。
今年早些时候，NASA开始了关闭旅行者号探测器上各种仪器的加热工具的过程，以定量剩余燃料。每年，放射热发电机的耗电量为四瓦，目前正在以原始输出的60％运转。以这样的速度，预计它们将在2025年左右完全停止工作，因此NASA打算进行所有可能的星际科学。这将通过宇宙射线、等离子体、磁力计和低能带电粒子仪器来实现，这些仪器将继续收集宝贵的数据。
但是，在燃料库存耗尽很久之后，旅行者号探测器的轨迹将使它们越来越远。在大约300年的时间里，旅行者1号有望到达神秘的奥尔特云，这是一个假设包围着太阳系的球体云团，通常被认为是太阳系的边缘。同时，旅行者2号将在大约29.6万年内到达我们天空中最明亮的恒星之一天狼星。
因此虽然可能已经有42年了，但是从某种程度上来说，旅行者号之旅才刚刚开始。
在下周的“走进未知世界”中，New Atlas将继续介绍罗塞塔探测器，这是有史以来首个进入彗星轨道并在彗星表面降落的任务。
