

光跑一整天才能到的地方,旅行者一号下个月就要到了。十一月十八日,它将成为第一个离地球「一光天」远的人造物体,也就是飞到二百五十九亿公里之外。它已经飞了四十九年,管它的人换了几代,可它在星际空间里还在发现新东西,有些怪现象连科学家也解释不了。这篇写它一路看到了什么,最后又要去向哪里。
以下为原文全文的中文译文。原文约一千七百词,关键处附英文原句。文中的图片说明与文末的参考文献从略,文字未作删改。完整版见第一节的链接。
美国国家航空航天局(NASA)的旅行者一号探测器,几十年来一直在刷新距离纪录。它升空将近五十年,一九九八年超过了在前面探路的先驱者十号,成为离地球最远的人造物体。它是第一个飞出太阳系保护气泡的探测器,也注定将成为人类派往群星的第一位信使。
旅行者一号和它的孪生兄弟旅行者二号,拍下了外太阳系狂暴的大风暴,拍到了几十颗卫星的第一批照片,也第一次看清了木星、土星、海王星和天王星外面那层薄纱般的细环。这些照片和数据传回地球,塑造了我们关于太阳系如何形成与演化的理论,启发了后来的许多任务,也留下了足够让空间科学家忙上几十年的新问题。
接下来,旅行者一号又将创下一项纪录。十一月十八日清晨五点十六分零七秒(美国东部时间),它将成为第一个离地球「一光天」的探测器。一光天,就是光走整整一天才能走完的距离,换算过来是二百五十九亿公里,相当于太阳到冥王星距离的四倍还多。从那一刻起,地球发出的信号要一整天才能追上它;它回一句话,又要一整天。
「我从没想过这个任务能持续这么久。」NASA 喷气推进实验室的行星科学家琳达·斯皮尔克说。她一九七七年开始参与旅行者计划,那时探测器还没升空;最早的发射,她就守在卡纳维拉尔角现场。她连生孩子都拣着任务的节点来安排,如今孩子都四十多岁了。中间她离开去领导过另一个任务,现在又回来,做了旅行者的首席科学家。
另有两位科学家从计划之初一直跟到现在,也有些人是在探测器升空之后才出生的。「旅行者到今天,是一个跨了几代人的任务。」斯皮尔克说。可这并非一个只供怀旧的计划。太阳系边缘之外,还有一整个世界等着被发现。
「Voyager, to this day, is a multi-generational mission.」
「每一天收到的每一条数据,都在告诉我们新的东西。」普林斯顿大学的物理学家杰米·兰金说。她二〇一二年八月开始读博士,同一个月,旅行者一号离开太阳系,驶入寒冷、平静的星际空间。她说:「每一天,它待的地方都是从前没有人探索过的。」
旅行者探测器最早的任务,是探索太阳系的外围,那里直到当时都还是谜。发射窗口来自一次罕见的行星排列:二十世纪七十年代末升空的探测器,可以顺路掠过木星、土星、天王星和海王星,每经过一颗行星就借一次引力加速。有了这些加速,整趟行程用不了十五年就能走完。同样的机会,下一次要等到二十一世纪五十年代。
这在当时是很大胆的一步。二十世纪七十年代初开始研制时,还没有探测器走得比火星更远。NASA 给任务定的目标很保守:飞过木星和土星就行。一九七二年和一九七三年,NASA 先发射了两枚先驱者探测器替它探路,一路验证航线的可能,也沿途收集数据。跟旅行者一样,一次造两枚,是怕其中一枚出故障。
经历了让人捏汗的发射,又等了将近两年,旅行者兄弟开始揭开木星和土星的许多秘密:木星的卫星木卫一上居然有火山,大红斑原来是那样一副样子,土星的卫星土卫二上似乎也有地质活动的迹象。
使命完成,旅行者二号继续飞过天王星和海王星,第一次拍到这两颗行星的环,一路上又发现了十几颗卫星。它还在海王星上看到一团永远在翻滚的风暴,在海王星的卫星海卫一上看到喷发的间歇泉。
「旅行者的高光时刻,显然是一次次行星相遇。」任务最早的首席科学家埃德·斯通在二〇二四年去世前接受 NASA 采访时说,「我们一辈子的发现,都塞进了每一次相遇里。」
这些相遇里最抢眼的明星,是那些随行星和卫星陆续进入视线的照片,它们登上了新闻报道,也上了电视。木星的卫星木卫一居然是触目惊心的斑斑橙色,像一张披萨。
一张不起眼的导航照片,带来了整个任务最让人意外的发现之一。掠过木星最近点四天之后,兴奋劲已经过去,喷气推进实验室的项目天文学家琳达·莫拉比托开始处理木卫一的更多图像。这些照片是飞掠之后拍的,当时探测器正回头看。
莫拉比托把一幅图像的亮度调高,忽然看见木卫一的边缘探出一团奇怪的球状物。「这是什么?」她问自己。她的上司反应一模一样。她后来回忆,他喊的是:「老天爷,这是什么?」
「Jesus, what's that?」
那团东西是一股火山喷出的羽流,一座喷发中的火泉,从木卫一表面直直蹿到二百五十公里高。这是人类第一次在地球以外发现活火山,外太阳系的面目从此改观:它原本被当作一只冰冷死寂的冷藏箱,其实是一片沸腾而活跃的地方。
这些发现启发了后来的许多任务。伽利略号一九九五年到二〇〇三年间拜访木星,发现木卫二的冰层下可能有一片海,那里也许适合生命。卡西尼号二〇〇四年到二〇一七年间环绕土星,发现土卫二也有一片可能宜居的海,还在向太空里喷冰泉。
一九九〇年,旅行者一号离太阳大约六十亿公里。天文学家卡尔·萨根说服任务的负责人,让探测器掉头,最后看一眼这些行星。旅行者一号拍下了一张全家福,地球在照片里只是一个小小的光点,萨根叫它「暗淡蓝点」。「你所爱的每一个人,你认识的每一个人,你听说过的每一个人,曾经活过的每一个人,都在那里度过了一生。」他一九九四年在《暗淡蓝点》一书里写道,「都住在一束阳光里的一粒浮尘上。」
「…on a mote of dust suspended in a sunbeam.」
为了省电,旅行者二号的相机在一九八九年就关掉了。拍完全家福之后,旅行者一号的相机也关了。它们要去的地方,已经没有什么可看的了。
这之后,两艘探测器沿着各自的路线飞出太阳系,朝着一个从来没有人类使者跨过的神秘边界前进。这一段航程里,没有人知道会遇到什么:探测器还能通信多久?太阳那些强大的力量能伸到多远?真正的星际空间,又是什么滋味?
在太空的头三十五年,旅行者一号一直裹在太阳风里。太阳风是太阳不断吹出的高温带电粒子流,它吹出一个巨大的气泡,罩住整个太阳系,替行星挡住宇宙线(来自星际的高速粒子)。这个气泡叫日球层,从行星一路往外伸,一直伸到几十亿公里之外的一条边界。这条边界叫日球层顶,是太阳风和星际物质顶在一起的地方。太阳物理学家把它当作太阳系的边缘,尽管太阳的引力其实伸得远得多。
科学家早就预计旅行者会穿过这条边界,但没人知道是什么时候,也没人知道穿过去会看见什么。二〇一二年八月,刚开始读博的兰金看到旅行者一号测到高能宇宙线的数量突然跳升,太阳粒子却骤然下降,像是已经穿了过去。可磁场测量给出的却是另一种说法,显示太阳仍有影响,星际空间的磁场像河水绕过石头一样,从日球层旁边绕了过去。
一台本来能一锤定音的仪器已经坏掉。科学家运气不错:二〇一三年四月,太阳上的一次爆发推出一列压力波,把旅行者一号周围的电子震得振荡起来。科学家由此估出了它附近带电粒子的密度。结果证明,旅行者一号其实早在二〇一二年八月二十五日就已经穿过日球层顶。当时它离地球约一百八十亿公里,相当于地球到太阳距离的一百二十倍。旅行者二号后来的数据也支持这个结论。「这是探索的一个新时代的开始。」斯通在二〇一三年对 Science News 说。
可这条边界并不结实。太阳的影响比所有人预想的都伸得远,「这条边界既不锋利,也不薄。」NASA 戈达德太空飞行中心的物理学家帕克(Jeewoo Park)说。
穿过日球层顶以后,旅行者一号周围的粒子速度变慢,气体温度下降,磁场变弱,连尘埃都比气泡里少了一半左右。「大多数时候,那里非常安静,也非常稳定。」兰金说。
但也不是完全无声。有四次,科学家发现探测器附近的磁场强度和粒子密度突然跳升。第四次发生在二〇二〇年年中,那之后,这些数值一直高着。没有人知道为什么。也许旅行者一号一直在吃太阳爆发的余波,帕克说。今年六月,他把这几起事件报告在了《天体物理学杂志》上。
真正的星际空间从哪里开始,仍然是个开放问题。日球层是什么形状,也没有定论:多数科学家认为是拉长的,像一颗彗星,有人觉得是球形,甚至有人说是羊角面包。
二〇〇八年和二〇二五年,两台太空望远镜先后升空,星际边界探测器和星际测绘与加速探测器,它们或许能帮着回答这个问题。
与此同时,两艘旅行者正在无声地向前滑行。科学家估计,十年到十五年内,探测器上维持仪器运转的电源就会耗尽,它们再也传不回数据。我们与它们的对话会结束。但旅程还会继续。
大约四万二千年后,旅行者二号将从一颗叫罗斯 248 的红矮星附近经过,最近处不到七百光天。旅行者一号要等四万四千年后,才会再遇到一颗恒星,格利泽 445,距离差不多。「旅行者成了我们沉默的使者,是我们留在太空里的一小片自己。」斯皮尔克说。
它们还带着一条信息,万一有人捡到:金唱片。这张镀金唱片的复制品,每艘探测器上各带一张。里面录进了地球的所见所闻:太阳系的地图,地球上的纪念碑,几十种语言的问候,鲸的歌声,笑声,古典作曲家的曲子,纳瓦霍人的吟唱。
「这个时间胶囊,装着这趟任务的乐观和希望。」斯皮尔克说。「它很可能比人类存在得更久。」
「It may well outlast humanity.」

写得最好的地方,是它把一次里程碑写得不像讣告。斯皮尔克连生孩子都要拣任务的节点来安排,莫拉比托把一张导航照片调亮后喊出「老天爷,这是什么」,这些细节把五十年的距离还原成了几个具体的人。二百五十九亿公里、单程信号一整天、是太阳到冥王星距离的四倍还多,几个数字就把「远」这个字立住了。
我最不服的是「信使」这个说法。文章自己写着,十年到十五年内探测器就会耗尽电源;下一颗恒星要等四万四千年。一封要四万年才能送达、基本不会有人拆开的信,被叫作人类派往群星的第一位信使,这层浪漫文章没有拆解,只用「沉默的使者」轻轻带过。另一个悬着的问题,是二〇二〇年年中以来那组反常的磁场数据,文章只给了一个猜想,就停在「没人知道为什么」。
读的时候可以跳着看:只关心它眼下在干什么,就直接从「飞出日球层顶」一段读起,前面大半是四十几年前的行星巡游。两处别当真:罗斯 248 和格利泽 445 的相遇年份来自推算;「飞出太阳系」也只是约定俗成的说法,太阳引力的范围其实远得多。想核实它的实时位置,可去 NASA 的旅行者任务页面。
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