摘要：太阳系“全家福”是NASA的旅行者1号拍摄的最后一组照片，由60张影像组成，展示了太阳系中6颗行星。至今，只有三艘航天器具备从如此遥远的距离进行此类观测的能力：旅行者1号、旅行者2号和新视野号。

昨天发的文章，NASA的旅行者1号在上个月通信中断后已恢复正常运行。以下罗列了关于旅行者号的近20个问题。

太阳系“全家福”是NASA的旅行者1号拍摄的最后一组照片，由60张影像组成，展示了太阳系中6颗行星。至今，只有三艘航天器具备从如此遥远的距离进行此类观测的能力：旅行者1号、旅行者2号和新视野号。

NASA/JPL-Caltech

旅行者号的相机可以被重新开启，但这并不是旅行者号星际任务的首要任务。在1990年旅行者1号拍摄最后一张照片（太阳系全家福）后，为了节省电力和存储空间，相机被关闭，以将资源留给那些可以探测星际空间中带电粒子环境的仪器。

任务管理团队已经从两艘探测器上移除了控制相机的软件。地面上用于运行这些软件和分析图像的计算机也已经不存在了。此外，相机及其加热器多年来暴露在太阳系深处极其寒冷的环境中。

即使任务管理团队能够重建地面计算机，将软件重新加载到航天器上，并重新打开相机，也无法保证相机还能正常工作。

此外，旅行者号目前所在的位置非常黑暗。虽然你仍然可以使用相机看到看到一些较亮的恒星和行星，但实际上使用地球上的业余望远镜可以更清楚地观测到这些天体。

问题2、探测器上的哪些仪器仍在工作，哪些已经关闭？

见上图，旅行者1号和2号，在每艘探测器原有的10台科学仪器中，目前各有4台仍在用来研究星际空间中的粒子、等离子体和磁场。

问题3、旅行者1号和2号还能运行多久？

截至2024年12月2日，两艘旅行者号探测器仍在运行。

每艘探测器的放射性同位素热电机（RTG）每年输出功率减少 4 瓦。

由于电力减少，旅行者号团队必须优先考虑哪些仪器要继续运行，哪些要关闭。作为电源管理的一部分，加热器和其他系统也已逐一关闭。

旅行者号团队选择继续运行最有可能传回关于日球层和星际空间关键数据的仪器，即研究磁场和粒子的仪器。工程师们预计每艘航天器将继续运行至少一个科学仪器，直到2025年后。

即使在2025年后可能无法再收集科学数据，工程数据仍可继续返回数年。两艘旅行者号探测器可能一直处于深空网络的覆盖范围内，直到 2036 年左右，这取决于航天器仍有多少功率将信号传回地球。

旅行者1号以大约每年3.5天文单位的速度离开太阳系，方向是黄道面以北35度，朝向太阳顶点（太阳相对于附近恒星的运动方向）。它将离开太阳系，朝着蛇夫座飞去。在公元40272年（距今38200年后），旅行者1号将接近一颗名为AC+79 3888的恒星，这是位于小熊座（也称小北斗星）中的一颗不起眼的恒星，距离约为1.7光年。

旅行者2号以每年大约3.1天文单位的速度逃离太阳系，方向是黄道面以南48度，朝向人马座和孔雀座飞去。在大约4万年后，旅行者2号将接近距离约为1.7光年的一颗恒星，名为罗斯248（Ross 248），这是一颗位于仙女座的小型恒星。

问题5、我们如何定义太阳系的边界？是冥王星的轨道还是太阳向点（solar apex）？

广义上，太阳系可以被定义为包括所有最终受太阳引力场支配的天体。除了行星、卫星、小行星和尘埃外，它还包括遥远的柯伊伯带天体和奥尔特云天体，后者可能延伸至大约50,000天文单位（1天文单位约等于9300万英里）。太阳引力的影响可能会延伸到约2光年远（参考《行星科学百科全书》中詹姆斯·H·雪莉的文章《太阳系》）。

话虽如此，海王星是我们行星系统中最远的行星。。旅行者号在1989年8月飞越了海王星轨道，但没有飞越冥王星，因为冥王星当时处于其轨道的其他位置。

另一个概念是日球层，它是太阳周围的一个气泡，由太阳风向外流动和星际风向内流动的对抗形成的。

日球层是受太阳动态特性影响的区域，如磁场、高能粒子、太阳风等。旅行者1号在2012年8月25日离开了日球层，进入星际空间，进入太阳风气泡之外的星际空间。旅行者2号于2018年11月5日进入了星际空间。

问题六、是否有任何人造物体真正离开了太阳系？

有时会提到旅行者号和先锋号10、11已经离开了太阳系。尽管这些探测器都已经飞越了太阳系的所有行星，但根据科学定义，它们还未真正离开太阳系。要离开太阳系，它们需要越过奥尔特云。

2012年8月25日，旅行者1号成为第一个进入星际空间的物体，当时它超出了太阳等离子体影响范围（日球层），成为距离地球最远的人造物体。然而，旅行者1号需要大约300年才能到达奥尔特云的内边缘，并可能需要约30,000年才能飞出奥尔特云。旅行者2号于2018年11月5日离开了日球层（太阳等离子体气泡），进入了星际空间。先锋10号和11号已不再向地球传回科学数据。

问题七、距离计数器是否会倒退？

这种情况经常发生，实际上这并不是错误。这是因为地球绕太阳旋转的速度比旅行者号离开地球的速度更快。因此，在一年中的某些时候，地球与旅行者号之间的距离实际上会减少。

问题八、旅行者号探测器是否访问过冥王星？为什么它们没有飞越冥王星？

两艘旅行者号探测器都在1989年飞越了海王星的轨道，但都没有靠近飞越冥王星，因为当时冥王星处于其轨道的其他位置。从一开始，旅行者号的任务就没有计划访问冥王星。

旅行者号的最初任务是探索木星和土星。两艘探测器的飞行路径略有不同，先前往木星，然后利用重力助推飞向土星。旅行者1号本可以被引导飞往冥王星，但探索土卫六（泰坦）和土星环是主要的科学目标，这导致其轨道被偏转到黄道面以上，从而无法继续进行行星探测。

在旅行者1号成功获取土卫六的数据后，旅行者2号被允许继续飞往天王星和海王星。从理论上讲，旅行者2号也可以被引导飞往冥王星，但其目标点需要位于海王星的内部轨道，这在实际操作中是不可行的。NASA的新视野号探测器于2015年7月成功访问了冥王星。

问题九、当我们将探测器通过小行星带送往外行星时，如何引导它们穿越小行星带？

先锋10号和11号在旅行者号之前已经前往木星，并穿越了小行星带，当时这是一个主要的担忧。在20世纪60年代，科学家已发现了超过3000颗小行星，并精确计算了它们的轨道。即使在小行星带中分布着5万颗小行星，这些天体占据的空间体积也使得碰撞的可能性非常低，尽管与未被记录的小天体发生碰撞的风险仍然存在。

“虽然最大的小行星是已知的，它们的轨道也已绘制出来，但许多小行星的轨道都未知。虽然探测器与已知小行星碰撞的风险可以忽略不计，但我们无法估计小行星带中可能存在多少如沙粒大小的微粒，这些微粒可能会撞击探测器并对其造成严重损害。”（摘自《先锋号：首航木星、土星及更远》，NASA SP-446, 1980年）。只有前往那里才能正确评估危险，而先驱者号是第一个。

问题十、我最近阅读了卡尔·萨根博士的传记，发现他曾说服NASA管理人员将一艘旅行者号探测器调转方向拍摄太阳系的最后一张照片。这是真的吗？旅行者号探测器是否还会传回它们所在位置的图像？

我想你指的是旅行者1号在1990年情人节当天拍摄的一系列照片。这些是旅行者号探测器拍摄的最后一组图像。

1990年2月14日，在旅行者1号飞越海王星和冥王星轨道后，其摄像机回转对准太阳，拍摄了一系列关于太阳和行星的照片，是有史以来第一幅“太阳系全家福”。

问题十一、我找不到《地球的呢喃》CD的副本。您知道哪里可以购买吗？

1992年，华纳新媒体出版了一本书和一张CD-ROM。该书是卡尔·萨根及其团队于1978年首次出版的《地球的呢喃》（Murmurs of Earth）的再版。卡尔·萨根和他的同事们整理了旅行者金唱片上的信息。他们使用的大多数材料都受到版权保护，因此萨根必须获得创作者/版权所有者的授权，才能汇编原始唱片。后来，华纳多媒体公司为1992年版本的《地球的呢喃》获取了版权授权，并将所有声音和歌曲包含在随书附带的CD-ROM集中。我们在旅行者号官网上只包含了我们能获得授权的信息，因此并未包括所有内容，尤其是音乐和照片。

遗憾的是，这本书和CD-ROM已经停产，作为一套完整的产品现在很难找到。您可能最快找到的途径是公共图书馆或大学图书馆，或者试试二手书店。

作者: Carl Sagan

书名: Murmurs of Earth

您可能会发现许多书籍在售，价格大约为40美元或更低（大多数低于20美元），但其中很少（如果有的话）包含CD-ROM。请寻找1992年或之后的版本。

问题十二、如果宇宙中存在智慧生命，但它们不是热爱和平的物种，旅行者号上的信息是否足以毁灭人类？

我们几乎只收到了对旅行者号金唱片包含内容的赞扬，同时也有许多人称赞其内容的选择。不过，这些称赞理应归功于卡尔·萨根及其团队，他们负责选择、编排并获得使用这些材料的许可。即便如此，在萨根制作金唱片时，也有一些批评者。

在萨根等人撰写的《地球的呢喃：旅行者星际记录》一书中，萨根提到他早期通过阿雷西博雷达发送信息的工作时曾遇到过两种抗议：

“其中一种来自一些科学家，他们担心我们在发送信息时没有校正地球在太空中的速度。......另一种抗议较为严肃，由诺贝尔奖得主、英国皇家天文学家马丁·赖尔爵士提出。他怀着极大的焦虑写信表示，他认为向银河系透露我们的存在和位置是非常危险的。因为我们不知道外星生物是否具有恶意或贪欲，一旦他们知道我们存在，可能会前来攻击或猎食我们。......许多其他知识不足的人也有类似的担忧。

“事实上，无论好坏，我们已经向宇宙宣布了我们的存在和位置，并且每天都在继续这样做。我们地球的广播信号每天都在向外发送信号，这些信号以光速向外扩展，向每颗恒星宣布地球上有人类存在。我们向太空发射的信号能被稍微先进于我们技术的设备在极远的距离上检测到。

“......至于马丁·赖尔爵士对于揭露我们文明位置的担忧是否合理，这当然是一个值得辩论的问题。即便如此，现在再担忧也为时已晚，所以我们不妨试着友好一些。”

问题十三、旅行者号探测器最重要的发现有哪些？

发现太多了。旅行者号可能是科学产出最多的任务。它是第二个访问木星和土星的任务，也是唯一访问天王星和海王星的任务。旅行者1号和2号首次详细绘制了土星、天王星和海王星的大气剖面，并提高了我们对木星大气特征的理解。旅行者号揭示了土星环的大量细节，发现了木星环，并提供了天王星和海王星环的首批详细图像。

旅行者号拍摄了地球的卫星，并在外行星发现了23颗新卫星。旅行者号在木星和土星磁层的测量方面取得了重大进展，并首次测量了天王星和海王星的磁层。

旅行者号的重要意义在于它为我们外太阳系提供了大量新知识，并激发了对进一步探索的兴趣。这种兴趣促成了伽利略号木星探测任务和卡西尼号土星探测任务，还通过地基望远镜发现了土星的三颗新卫星。

最令人惊讶的发现可能是木卫一（Io）的活火山活动。这是人类首次在太阳系中的其他天体上看到活跃的火山。这种活动似乎影响了整个木星系统。

问题十四、旅行者号有多大？有多重？

旅行者号探测器在发射时的重量（包括肼燃料）为815公斤（约1797磅），大约相当于一辆微型轿车的重量和尺寸。目前旅行者1号的重量约为733公斤，旅行者2号约为735公斤（这两个数据为多年前的数据）。这些差异是由剩余的肼燃料量决定的，肼被用来控制探测器的姿态。探测器本体（不包括各种延伸臂）可以装入一个边长约为4米的立方体中。以下是各部分的尺寸：

● 高增益天线的直径为3.7米；

● 磁力计延伸臂长13米；

● 两根行星射电天文和等离子体波天线各10米长；

● 放射性同位素热电发电机（RTG）延伸臂长3.7米；

● 科学仪器延伸臂（位于图片顶部附近）长3米；

● 电子设备舱直径约1.8米；

● 探测器的高度（从高增益天线中部反射器结构顶部到电子设备舱下方三角形支脚底部）约为3.8米。

发射工具为泰坦3号E运载火箭，其高度接近50米（164英尺），重量近635,000公斤（140万磅）。

问题十五、旅行者号的“宇宙信息”是否包含达·芬奇的素描？

旅行者号上的信息以唱片和唱片保护盖上的绘图形式存在。然而，达·芬奇的《维特鲁威人》并未包含在旅行者金唱片、旅行者号保护盖或先驱者号铭牌中。

问题十六、旅行者号探测器使用的是什么计算机？

旅行者号探测器上共有三种类型的计算机，每种各有两台，总计六台计算机，其总内存约为32KB。

指令控制系统（CCS）： 18位字长，中断型处理器（2台），每台配备4096字的镀线非易失性内存。

飞行数据系统（FDS）： 16位字机（2台），配有模块化内存，每台8198字。

姿态与关节控制系统（AACS）： 18位字机（2台），每台4096字。

总共大约 68KB，与今天的微处理器相比，这只是小菜一碟。我们可能可以使用今天的一块电路板执行所有功能，并且还能腾出空间用于固态数据存储和更多故障检测软件。尽管需要另一套设备以备份，现代微处理器的速度远高于旅行者号使用的芯片，且功耗更低。然而，现代软件可能比中断系统的软件复杂得多，但功能也更强大灵活。

关于CCS（指令控制系统）：

1. CCS有两个主要功能：执行地面发来的操作指令；

2. 监测问题或故障并作出响应。

每个CCS的4096字内存分为固定程序区（约2800字）和可变区（约1290字）以调整科学操作序列。CCS向AACS发送指令以控制扫描平台移动或探测器机动；向FDS发送指令以更改仪器配置或遥测速率；并向探测器内的多个子系统发送具体操作指令。此外，CCS存储了故障保护算法，占其内存的大约10%。

关于FDS（飞行数据系统）：

FDS的主要功能包括：收集和控制科学仪器的数据；

格式化工程与科学数据供机载存储或实时传输。

FDS还维护探测器的“时间”，并为仪器及其他子系统提供频率参考。旅行者号探测器的计算机为中断驱动型计算机，与通用计算机的处理器类似，包含一些用于提高效率的特殊指令。编程使用汇编语言。

探测器没有传统意义上的时钟芯片，其“时钟”是一个基于电子生成频率的计数器。这些频率由一个非常稳定的振荡器生成并分配到探测器的不同位置，用于同步信号、计时器、计数器等。“时钟”信号会随遥测数据传回地面，通过地面软件转换为格林威治时间中的日期和时间。

旅行者号探测器由喷气推进实验室（JPL）自主建造，计算机由通用电气（GE）根据JPL的规格制造。

问题十七、旅行者号计算机的运行速度有多快？

与今天的标准相比，旅行者号计算机的速度非常慢。主时钟的频率为4MHz，但CPU的时钟频率仅为250 KHz。执行一条指令需要80微秒，即每秒约能执行8000条指令。

问题十八、目前旅行者1号、2号及先驱者号“指向”的方向是哪里（星座和/或恒星）？

先驱者10号正朝着金牛座飞去。先驱者号需要200多万年才能经过该星座中的一颗恒星。

先驱者11号正朝着天鹰座飞去，位于射手座的西北方向。约400万年后，可能会接近天鹰座中的一颗恒星。

旅行者1号正以每年约3.5个天文单位的速度离开太阳系，向北偏离黄道面35度，大致朝着太阳向点（太阳相对于附近恒星的运动方向）的方向。它的目标是蛇夫座方向。公元40272年，旅行者1号将接近小熊座（小北斗）的AC+79 3888，这是一颗距离地球约1.7光年的不显眼恒星。

旅行者2号也以每年约3.1个天文单位的速度离开太阳系，向南偏离黄道面48度，朝着射手座和孔雀座飞去。大约四万年后，旅行者2号将进入距离仙女座小恒星罗斯248约 1.7光年的范围内。

问题十九、哪里可以找到旅行者号拍摄的图片？

您可以在以下几个网站查看旅行者号及其他任务拍摄的图片：

1. NSSDC 行星图像目录

2. 行星摄影日志

3. NSSDC 照片库

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参考

[1]https://science.nasa.gov/mission/voyager/frequently-asked-questions/

[2]https://science.nasa.gov/resource/first-ever-solar-system-family-portrait-1990/

来源：NASA爱好者一点号