太阳系中最遥远的航天器——它们现在在哪？
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原作：Briley Lewis
翻译：杨欣冉
校对：盛衍钧 涂天宇
编排：王璞
后台：李子琦
原文链接：https://www.space.com/most-distant-spacecraft-voyagers-new-horizons
这是一幅关于旅行者号探测器的艺术描绘图。（图源：NASA/JPL）
自1972年推出先驱者10号以来，人类已经有50年的深空发射历史了。现在，我们有5艘航天器已经到达或正在快速接近我们太阳系的边缘：先驱者10号、先驱者11号、旅行者1号、旅行者2号和新视野号。
其中的大多数探测器都超出了最初设计的退役年限并仍在运行，远远超出了原来的任务计划。这些航天器最初计划探索我们的邻近行星，但现在它们正在穿越太阳系，为天文学家提供独特的太空视角——让我们来回顾它们在2022年做出的贡献。
旅行者1号和2号
左：旅行者1号；右：旅行者2号。（图源网络，译者注）
在2022年，旅行者号探测任务迎来了一个非常特别的纪念日：运行45周年纪念。从近距离飞越太阳系外层的行星到探索人类在太空中到达的最远距离，这两个航天器为天文学家探索太阳系做出了巨大的贡献。
它们现在的主要任务是探索太阳活动的影响最远可以辐射到哪里，以及其他恒星活动的影响从哪里开始。旅行者1号在2012年越过了日球层顶，超过了这个边界，太阳的粒子流将不再是最重要的影响因素，旅行者2号紧随其后，并于2018年越过日球层顶。
“旅行者1号现在已经在星际空间工作十年了……而且它还在继续前进。”加利福尼亚NASA喷气推进实验室（JPL）的旅行者项目科学家和行星科学家Linda Spilker告诉Space.com。
而在2022年，任务组遇到了一个重大的挫折——航天器开始向我们返回混乱的位置信息。工程师们找到了问题原因，是航天器调用了一块坏的计算机硬件，现在问题已经修复。
不过，对于一个老化的航天器来说，这类事件是预料之内的。该团队还积极管理着每个航天器上的电力供应问题，随着航天器的放射性发电机效率越来越低，电力供应也在逐年减少。2022年，任务人员关闭了使航天器上许多科学仪器在太空极端严寒环境中保持温暖的加热器。而令所有人惊讶的是，这些仪器仍然运行良好。
人类最遥远的航天器和它们离开太阳系、远离地球的路径。（图片来源：NASA/约翰霍普金斯大学APL/西南研究所）
航天器的摄像头可能在几十年前就已经关闭了，但其他仪器仍在距离太阳很远的地方收集着来自太阳等离子体和磁场的数据。由于太阳风的粒子——源源不断的带电粒子流——需要花费一段时间才能穿越如此遥远的距离，远距离的观测使科学家们能够看到太阳的辐射如何在我们的宇宙邻域中传播变化。
太阳系边缘也充满了惊喜。当远离太阳系中心时，来自太阳的等离子体变得更加稀疏和分散，这似乎是合理的，但事实上，旅行者号在越过日球层顶后遇到了更密集的等离子体。天文学家对这个问题仍然感到疑惑。
“即使过了这么久，我们仍能继续看到太阳在星际空间的影响，这实在是太神奇了，” Spilker说，“我期待着旅行者号继续运行，也许会达到50周年。”
先驱者10号和11号
（图源网络，译者注）
这两艘先驱者号航天器在太空史上占据着特殊的地位，因为它们扮演着先驱者的角色。不幸的是，这些具有50年历史的里程碑式的航天器已经无法使用——先驱者10号在2003年失去联系，而先驱者11号自1995年最后一次联系以来都处于沉默状态。
但这两个航天器都是人类存在于太阳系中的标志，而且仍然在继续它们的旅程，即使我们不再向它们发送指令或发射火箭。一旦航天器被设定在离开太阳系的轨道上，根据物理学定律，除非有东西改变它的路线，否则它不会停止前进。
新视野号
这是一幅关于新视野号航天器的艺术描绘图。（图源：NASA/JHUAPL/SwRI，译者注）
新视野号是这些开创性任务中迄今为止最年轻的一员，于2006年发射。在2015年飞越了著名的矮行星冥王星之后，这个探测器一直在以创纪录的速度离开太阳系，预计将于2040年左右到达日球层顶。
它不仅完成了主要任务，而且在2019年成功飞越了较小的柯伊伯带天体Arrokoth，作为它的第一次扩展任务。2022年早些时候，由于尚未得到扩展任务批准，该航天器进入了休眠模式。但现在，团队正在展开新视野号的第二次柯伊伯带扩展任务，或简称KEM2。KEM2于10月1日开始，尽管该航天器将休眠到2023年3月1日。
与此同时，任务团队正在准备令人兴奋的新观测。凭借最先进的仪器——远比20世纪70年代的旅行者携带的仪器先进得多——团队准备将新视野号作为遥远的太阳系中的一个强大的观测站，以提供我们在地球上无法获得的视角。
Bonnie Burrati是喷气推进实验室（JPL）的行星科学家，也是新视野号团队的成员，特别期待新视角下看到的柯伊伯带天体（KBOs），即海王星之外的冰块和岩石。她说，新视野号在外太阳系的独特位置，可以提供不同的视角来观察这些柯伊伯带天体。不同的视角可以让天文学家根据光的散射和在天体上形成的阴影及其它因素来判断这些天体的表面有多粗糙。
另一位来自科罗拉多州西南研究所（Southwest Research Institute）的行星科学家Leslie Young希望利用这艘航天器来观察更靠近地球的冰巨星：天王星和海王星。新视野号的独特视角，为科学家们提供了关于光线如何通过行星大气层散射的信息，这是我们从地球上无法获得的信息，因为我们无法从这个角度看到天王星和海王星。行星科学家渴望获得更多关于这些行星的信息，特别是在美国宇航局（NASA）开始计划一项访问天王星的新任务时。
当航天器从休眠中醒来时，它将经过所谓的“柯伊伯悬崖”，目前科学家认为那里的大型柯伊伯带天体要少得多。巴尔的摩太空望远镜科学研究所的天文学家Bryan Holler告诉Space.com：“当我们观察其他恒星系统时，我们看到碎片盘延伸到离它们的主星更远的距离。如果外星人观测我们的太阳系，他们会看到同样的东西吗？”
接下来的扩展任务甚至将超越新视野号最初的行星科学领域。现在，该航天器将提供比以往更好的空间背景光和宇宙射线的测量，追踪整个太阳系的尘埃分布，并获得关于太阳影响的关键信息，并与旅行者号相辅相成。由于三个功能良好的远程航天器正朝着不同的方向前进，它们使天文学家能够绘制出太阳系结构中的不规则性。
对新视野号来说，幸运的是，有迹象表明，该航天器将有足够的动力持续到21世纪40年代，甚至可能更久——每年向未知领域移动4.8亿公里的距离。
责任编辑：黄婧
牧夫新媒体编辑部
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