人類歷史上飛得最遙遠的探測器，即將走向終結

這張藝術概念圖展示了“旅行者”號在星際空間中穿梭的場景。圖片來源：JPL-Caltech/NASA

4月17日，美國航空航天局（NASA）宣布，為了盡可能延長“旅行者”1號（Voyager 1）的壽命，讓它在星際空間中堅持更長時間，工程師團隊再次關閉了一臺科學儀器——低能帶電粒子實驗儀（LECP）。在距離地球240億千米之外，這艘近半世紀前發射的探測器，僅靠著一顆持續衰減的核電池，仍在向更遠處飛行。

“旅行者”1號是人類歷史上飛得最遙遠的探測器。自2012年穿越日球層頂后，它已進入真正的星際空間，成為第一件離開太陽風庇護的人造物體。即使在科學儀器逐一關閉的當下，它和“旅行者”2號依然在挑戰人類對于太陽系與星際空間邊界的認知。

罕見天象的召喚

“旅行者”號的誕生，得益于一次罕見的天體排列。上世紀60年代，一位科學家在繪制外行星運動軌跡時發現：在20世紀70年代末，木星、土星、天王星和海王星將排列成一種極其有利的幾何構型。

利用行星引力助推效應，一艘探測器可以接連借助四顆巨行星的引力，不斷加速，無需額外燃料便能巡游整個外太陽系，大幅縮短飛行時間。原本前往海王星的旅程需要約30年，在這種情況下可縮短至約12年，這樣的機會每隔176年才會出現一次。

起飛前，“旅行者”2 號在美國航空航天局噴氣推進實驗室進行測試（左圖）。這架航天器于1977年8月20日升空。圖片來源：JPL-Caltech/NASA

NASA抓住了這個百年難遇的機遇。為了分擔任務極高的失敗風險，NASA設計了兩個幾乎一模一樣的探測器——“旅行者”1號和“旅行者”2號，并在1977年夏天相繼將它們發射升空。盡管這兩個航天器最初的主要目標是探測木星和土星，預計任務執行期也僅有4年，但工程師團隊秘密地選擇了更耐久的設計，即使增加少量成本也要延長潛在的工作時間。事實證明，這一前瞻性設計讓“旅行者”號的壽命遠超預期。

“旅行者”1號和2號先后飛越木星，讓人類窺見了太陽系未知的樣貌。它們發現木衛一（Io）是一個煉獄般的火山世界，木衛二（Europa）表面則覆蓋著厚厚冰殼。這些發現徹底改變了人們對太陽系衛星的認知，它們并不是像月球一樣是布滿隕石坑的灰色天體，而是擁有多彩地質活動和潛在宜居環境的動態世界。

圖片來源：《環球科學》2022年8月刊《“旅行者”號：最后的告別》

在土星附近，兩艘探測器分道揚鑣。“旅行者”1號近距離考察了土衛六（Titan），發現其濃密的大氣主要由氮氣組成。而“旅行者”2號則繼續前行，成為迄今唯一飛越天王星和海王星的航天器。它發現了天王星的傾斜磁場、新衛星和新光環，還記錄到海王星上超音速的狂風。這些首次近距離的觀測，為我們帶來了太陽系外行星及其衛星的新知，也徹底刷新了天文學家對行星系統的理解。

載著詩意遠航

為了讓“旅行者”號在飛越每顆行星時，都能獨立完成觀測、分析和記錄，盡可能利用好收集到的科學數據，科學家為每艘探測器都配備了10臺科學儀器，包括測量帶電粒子、等離子體波、磁場、宇宙線等多種儀器。這些儀器能幫科學家研究行星磁層、衛星地質以及太陽風與星際介質的相互作用等特性。

在這些硬核的科學設備之外，兩艘探測器還分別搭載了一張鍍金銅質“星際唱片”，也被稱為“金唱片”。其上記錄了地球的自然聲音、照片、音樂與多種語言的問候，還包括太陽系位置圖、人類DNA結構等訊息，表達了人類對加入星際文明的希望與善意。

每個“旅行者”號都攜帶了一張記錄著地球上聲音和圖像的金唱片，以備探測器被外星文明攔截。圖片來源：JPL-Caltech/NASA

而搭載著科學儀器與詩意的“旅行者”號，在完成飛越外太陽系行星的任務后，逐步跨越了太陽系的層層邊界。它們最先遇到的是終端激波，太陽風會在這里與星際介質碰撞，并顯著減速；隨后是日球層鞘，太陽物質流速在此繼續減緩直至翻轉；最終是日球層頂，太陽風向外的壓力與星際介質向內的壓力會在這一邊界處達到平衡。

日球層就像是太陽吹出的一個巨大“泡泡”，它保護著太陽系內部免受大部分宇宙線的侵襲。“旅行者”1號于2012年首次穿越日球層頂，旅行者”2號在2018年隨后跨越，科學家發現這一邊界遠比此前模型預測的更為復雜。這里的磁場方向變化不如預期明顯，等離子體密度躍升卻真實存在，太陽活動11年周期的影響依然能以微弱痕跡延伸到邊界之外。這些發現顛覆了原有的理論，也揭示了日球層與星際介質交互的復雜動態過程。

漫長的告別

“旅行者”號原本只計劃服役4年，如今卻已在太空中跋涉了近半個世紀。支撐兩艘探測器持續前進的，是利用钚-238衰變產熱發電的放射性同位素同位素熱電機（RTG）。但這顆核電池每年都會衰減，輸出功率也在穩定地下降，大約每年減少4瓦。如今其剩余功率已降到發射時約一半，因此NASA工程師必須精打細算地管理探測器的能源消耗。

近幾年來，NASA按照計劃關閉了“旅行者”號的加熱器，切斷備用系統，逐步關閉了一臺臺科學儀器。到現在，“旅行者”2號僅剩3臺科學儀器仍在運轉，“旅行者”1號則只剩下用于測量磁場與等離子體波的兩臺儀器，它們仍在幫科學家研究星際介質的粒子密度、壓力鋒面和磁場特性。最近關閉的低能帶電粒子探測器已經工作了近49年，它曾幫助科學家識別出太陽風與星際介質的交界，讓人們得以確認探測器真正進入了星際空間。

“沒有人愿意關閉科學儀器，但這是目前最好的選擇，”NASA噴氣推進實驗室的“旅行者”號任務經理卡里姆·巴達魯丁（Kareem Badaruddin）在接受CNN采訪時說道。但能源衰減帶來的壓力仍在不斷逼近。就在今年2月，在一次例行的姿態調整中，“旅行者”1號的功率突然異常下降。只要再低一點，探測器便可能啟動欠壓保護，自動進入安全模式，徹底終止收集科學數據。

工程師團隊希望最新的“犧牲”能為“旅行者”1號爭取更多的時間，他們將一次性關閉大部分高耗電設備，同時啟用更節能的替代系統，希望在保持探測器溫度的同時，釋放更多可用的電力。“旅行者”2號將率先嘗試這一計劃，如果成功，“旅行者”1號也會跟進，這甚至有望重新喚醒剛剛關閉的低能帶電粒子探測器。

在“旅行者”1號的最后一批照片中，有一張是從61億千米外回首地球時拍下的照片。這就是“旅行者”號科學家卡爾· 薩根口中的“暗淡藍點”。圖片來源 ：NASA/JPL-Caltech

但即便如此，終點依然不可避免。預計到21世紀30年代，兩艘探測器上的所有科學儀器都將陸續停止工作，并最終陷入沉寂。但在此之前，它們仍會從宇宙深處傳來珍貴的數據。這些數據不僅能告訴我們日球層形狀、邊界湍流以及太陽影響范圍，也留下了大量未解之謎——為什么邊界處的磁場方向變化不明顯？邊界區域的粒子行為為何與模型預測存在偏差？這些疑問激發了科學家對新一代星際探測器的強烈渴望，他們提出了“星際探測器”計劃，希望能從外部更全面地觀測日球層。

當所有儀器最終陷入沉寂，“旅行者”號的旅程并不會終止。它們將依次經過半人馬座比鄰星等鄰近恒星，并在銀河系中漫游。即便太陽演化到晚期，這些鍍金唱片和探測器或許依然能保持相對完好，帶著人類的聲音、圖像與善意，在宇宙中靜靜流浪。

https://science.nasa.gov/blogs/voyager/2026/04/17/nasa-shuts-off-instrument-on-voyager-1-to-keep-spacecraft-operating/

https://www.universetoday.com/articles/another-instrument-shut-down-on-voyager-1-to-extend-its-interstellar-mission

https://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_1

https://www.space.com/space-exploration/nasa-shuts-down-voyager-1-instrument-to-keep-probe-exploring-interstellar-space

https://www.cnn.com/2026/04/27/science/voyager-1-big-bang

https://science.nasa.gov/mission/voyager/

《環球科學》2025年5月刊《星際旅行者，持續流浪》

《環球科學》2023年12月刊《“星際唱片”的誕生》

《環球科學》2022年8月刊《“旅行者”號：最后的告別》

來源：環球科學

原標題：人類最偉大的飛行器，即將走向終結 | 環球科學

編輯：東君

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