有一個 1977 年發射的探測器,現在距離地球254 億公里,信號單程要走23 小時,發射功率只有23 瓦,比你家冰箱燈泡還弱,但它居然還在和地球通話,它就是旅行者一號,人類飛出最遠的星際信使,一個本該在 40 年前就 “壽終正寢” 的探測器。
![]()
23 瓦的信號,怎么跨越 254 億公里傳到地球?
按照平方反比定律衰減,距離增加一倍,信號強度就變成原來的四分之一,等信號傳到地球時,強度已經弱到500 萬億億分之一瓦,相當于在地球聽月球上一只蚊子扇翅膀,或者在 1000 公里外聽一個人的心跳!
這簡直是天方夜譚!
![]()
但 NASA 做到了,靠的是三個 “黑科技” 組合拳,缺一個都不行!
旅行者一號最顯眼的就是那個直徑 3.7 米的拋物面天線,像一口巨大的鐵鍋,它的作用不是接收信號,而是聚焦信號,這口 “大鍋” 能把 23 瓦的微波信號,壓縮成一道只有0.5 度的窄波束,精準射向地球,方向誤差不能超過 0.05 度,相當于在 100 公里外瞄準一個硬幣!
![]()
這口天線 49 年來一直精準指向地球,哪怕旅行者一號每秒飛行 17 公里,在星際空間中遭遇各種引力擾動,它的指向精度始終保持在0.05 度以內。
NASA 在全球布下了三座深空通信站,分別位于美國加州、西班牙馬德里、澳大利亞堪培拉,呈 120 度分布,確保地球自轉時永遠有一個站點能對準旅行者一號,無通訊盲區。
![]()
70 米直徑的巨型射電望遠鏡,相當于半個足球場大小的 “耳朵”,能捕捉到萬億分之一瓦級的微弱信號,這些望遠鏡的核心放大器被泡在液氦里,冷卻到 -268℃,目的是降低熱噪聲,讓信號從宇宙背景噪音中 “浮現” 出來。
在 254 億公里外的星際空間,太陽能電池板就是擺設,那里的陽光強度只有地球附近的幾萬分之一,根本不夠發電,旅行者一號的 “心臟” 是三臺钚 - 238 核電池,靠放射性元素衰變產生的熱量發電,沒有任何活動部件,極其可靠。
![]()
1977 年發射時,這三顆 “心臟” 總功率是 470 瓦,能支撐 11 種科學儀器全負荷運轉,到 2025 年,功率已經降到 220 瓦,每年還在以 4 瓦的速度衰減,但它依然堅挺!
為了省電,NASA 工程師不得不一次次 “割肉”,2025 年 2 月關閉了宇宙射線子系統,2024 年關閉了部分加熱器,甚至讓儀器在 - 70℃的超低溫下工作,但光有硬件還不夠,旅行者一號能活這么久,還靠一個 “續命神器”:極致的冗余設計。
![]()
NASA 在設計旅行者一號時,就做好了 “打持久戰” 的準備,全身都是 “備份”:兩臺無線電發射機、兩臺數字磁帶記錄器、多套姿態控制推力器、雙重電路保護,你能想到的關鍵部件,它都有兩套!
2024 年 10 月,旅行者一號的 X 波段主發射機出了故障,自動切換到 S 波段備用發射機,雖然數據率從 160 比特 / 秒降到 40 比特 / 秒,但它居然沒失聯,還在繼續傳回星際空間的珍貴數據。
![]()
說到這里你可能會問:旅行者一號在 254 億公里外,到底在干什么?
它還能傳回什么數據?
![]()
其實旅行者一號早就完成了它的 “本職工作”,1979 年飛掠木星,拍下了木星大紅斑的清晰照片;1980 年飛掠土星,揭示了土星環的復雜結構;之后它本應關閉科學儀器,進入 “退休模式”,但 NASA 發現,它的狀態好得出奇,于是決定讓它繼續前進,探索星際空間。
現在旅行者一號已經進入了星際介質,這里是人類探測器從未到達過的 “處女地”,它的 3 臺科學儀器還在工作,傳回的數據讓科學家第一次知道:星際空間的磁場是什么樣的?宇宙射線的強度有多高?太陽風是如何與星際介質相互作用的?
![]()
而這些數據,都是以每秒 40 比特的速度,從 254 億公里外,一點點 “爬” 回地球的,每一個字節都凝聚著人類的智慧與堅持。
但最讓人動容的不是技術有多牛,而是旅行者一號身上攜帶的人類文明 “時間膠囊”:旅行者金唱片。
![]()
這張 12 英寸的銅質唱片,表面鍍金,能保存 10 億年,里面收錄了:
- 55 種人類語言的問候語(包括中國的普通話、粵語、吳語、閩南語)
- 27 首世界名曲(包括貝多芬的《第五交響曲》、中國的《高山流水》)
- 115 張圖片(從地球全景到人類 DNA 結構,從長城到埃菲爾鐵塔)
- 自然界的各種聲音(海浪、風聲、鳥鳴、鯨歌)
![]()
這張唱片,是人類寫給宇宙的 “情書”,如果有一天外星文明發現了旅行者一號,就能通過這張唱片,知道在宇宙的某個角落,曾經有一個叫做 “人類” 的文明,他們熱愛生活,追求真理,渴望與宇宙對話。
而旅行者一號本身,也成了人類文明的 “火種”,它將帶著這張唱片,在宇宙中飛行幾億年,甚至幾十億年,直到太陽變成紅巨星,地球被吞噬,人類文明可能已經滅絕,但它依然會在黑暗中無聲滑行,訴說著人類曾經存在過的故事。
![]()
看到這里你可能會問:旅行者一號還能撐多久?
它的最終命運是什么?
![]()
科學家認為2030年前后,它將徹底 “死亡”,因為它的核電池每年都會損失 4 瓦功率,到 2030 年左右,功率會降到不足以維持通信系統和姿態控制,那一天,NASA 會收到最后一條信號,然后,旅行者一號的發射機會關閉,天線再也無法對準地球,它會變成一塊冰冷的金屬,依靠慣性,繼續在黑暗中飛行,飛向銀河系中心,一飛就是幾億年,幾十億年……
![]()
1977 年發射時,NASA 的工程師們可能沒想到這個探測器會飛這么遠,活這么久;,像我們今天,也無法想象100 年后的人類,會到達宇宙的哪個角落。
或許有一天,當我們的后代駕駛著星際飛船,在銀河系深處發現旅行者一號時,他們會停下腳步,看著這個銹跡斑斑的探測器,想起在 20 世紀末,有一群人用最簡陋的技術,完成了最偉大的星際旅行。
![]()
或許他們會把旅行者一號帶回地球,放在博物館最顯眼的位置,旁邊寫著:這是人類文明的第一步,也是永恒的一步。
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.