失控7个月,飞了188亿公里旅行者2号传回两个字,究竟怎么了?

美国宇航局1977年发射的旅行者2号航天器,目前已离开太阳系,进入星际空间,距离地球约188亿公里。不过自今年三月以来,旅行者2号就已实际失去控制,但它自己却不知道,还在莺歌燕舞地快乐赶路,希望在电池2025年完全失效之前,为人类发回更多的信息。
一个深空中的探测器,失去控制长达8个月,在很多人看来完全是不可想象的事情,这究竟是怎么回事呢?
旅行者2号和1号是美国宇航局的双子探测器,1977年8月到9月,两艘飞船间隔16天,先后离开地球,向着两个不同的方向进发。在相继完成探测任务后,旅行者1号已冲出日球层顶,离开太阳系,飞向银河系中心。率先出发的旅行者2号反而速度慢一点,但也飞出了太阳系,在星际空间四处打望,希望能发现点什么奇怪的东西,好向人类发回报告。
很多人不明白,两艘飞船已高速飞行了40多年,离地球两百亿公里左右了,究竟是如何与地球保持联系,并传回数据的呢?
看看两艘飞船的形状你就知道了,旅行者1、2号最大的特征就是两口巨大的“圆锅”,直径达3.7米,学名叫高增益天线,用来接收和发送信号。这其中还有个可怕的花絮,旅行者2号率先出发的时候,地面人员竟然忘了传送一个至关重要的启动代码上去,导致旅行者2号上关键的高增益天线没有启动。这个问题如何解决的呢?幸好航天器上还有低增益天线,地面人员最终与其取得联络,重新启动了高增益天线。
但两艘飞船都飞了这么远,稍微有点偏差,就无法对准地球的方向,也没办法传输信号啊。所以两艘飞船上还有精度非常高的陀螺仪,可以借此精确修正天线方向,使之在非常遥远的距离上也能对准地球。
飞船上的装备倒是非常精良,武装到了牙齿,那么地球上如何接收信号呢?这要求就更高了,NASA有一个深空网络(DSN),位于美国加州的巴斯托,西班牙的马德里,澳大利亚的堪培拉,每个地方都有一座70米口径的巨大碟型天线——相当于碟面可转动的射电望远镜,以及直径34米或更小的数座天线,在地球上每120度区域就设置一个,可以全天候对太空活动进行监控和通信,向探测器发送指令并接收数据。光是维护这三个天文台,每年就是一笔巨大的开支,而且正好在地球上相隔120度的3个地方建监控设施,可见NASA的人缘还是不错的。
旅行者号的数据就是由这三个天文台接收的,向旅行者号传送指令也要由70米口径的天线来完成。
然而旅行者2号比较独特。1989年它飞过海王星卫星海卫一Triton的北极时,由于已是太阳系最后能造访的天体,科学家们不再考虑飞行轨迹,将其轨道调校得更靠近海卫一,导致其相对于行星盘面向南偏转,从此就朝着这个方向一条路走到黑地飞下去,到现在它已经位于遥远的南方,北半球的两个深空站已无法和它联系,只有南半球澳大利亚的70米口径天线DSS43,有足够强大的发射机天线可以向它发送指令。
但屋漏偏遭连阴雨,在每天能够和旅行者2号联系的时间大大缩短的同时,由于DSS43天线已经运行了近50年,各种设备已经老化或过时,需要对发射机进行升级,以保证未来其它任务的需要,NASA不得不在今年3月开始对其进行维护升级。因此从三月份开始,旅行者2号实际就已经完全失控,只能靠自己飞行了,好在另外几座34米口径的天线还可以接收它传回的信息。
10月30日,DSS43装好了新的发射机,科学家们迫不及待地向旅行者2号发出了几条指令。34小时48分钟后,旅行者2号回复了科学家们的指令:你好(hello)。
一切正常!旅行者2号,已随时准备接受新的指令。43年了,不容易啊,该老的人都老了,它还在太空中踽踽独行,奔向未知的星际空间,带着人类的黄金唱片,以及太阳系这颗唯一演化出智慧生命的星球的具体位置,期待来自另一个世界的第一次接触。
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