旅行者1号现在怎么样了？

旅行者1号现在怎么样了？

“泰坦”/“半人马座6号”运载火箭发射“旅行者1号”探测器



美东夏令时1977年9月5日06:56（北京时间1977年9月5日18:56），“旅行者1号”（Voyager 1）探测器由“泰坦”/“半人马座6号”（Titan/Centaur-6）运载火箭从卡纳维拉尔角空军基地发射升空，前往木星和土星系统。2023年9月5日，“旅行者1号”已经发射46周年。





“旅行者1号”示意图



“旅行者1号”和它的双胞胎“旅行者2号”最初是为了对木星和土星、土星环以及这两颗行星中较大的卫星进行近距离研究。在完成这些任务和其他任务后，“旅行者1号”成为第一个到达星际空间的航天器，现在是距离地球最远的人造物体。科学家们认为它将在300年后到达奥尔特云（Oort Cloud）的内部边缘。


作者：大白高国

当你读到这篇回答时，我已经离开地球独自飞行了1万6千多个日夜，230多亿公里。
我是旅行者1号，一颗行星探测器。


​我还有一个姊妹——旅行者2号。我们是水手计划的收官之战，目标是木星和土星。
等到临近发射时，NASA决定让旅行者2号在探测木星和土星后，继续飞向天王星和海王星，最终飞出太阳系。
为了这个目标，旅行者2号先我一步，于1977年8月20日14点29分0秒乘坐泰坦E火箭出发。而我则在1977年9月5日12点56分0秒，带着探索宇宙的使命，从卡纳维拉尔角开始了这段旅程。


发射过程出了点意外，旅行者2号乘坐的火箭第二级工作比计划晚了1秒，这让她差点无缘天王星和海王星。好在三级和四级火箭全力工作，赶上了窗口，让我们没有错过这个百年一遇的机会。
准确的说是176年一遇的机会。
在20世纪60年代，人类的行星探索起步不久，我们并不认为天王星这样遥远的巨行星是可以探索的，它们很长一段时间里都只能是望远镜里的一个蓝绿色光点。
多亏了嘉里·弗兰德罗和他的好运气，他当时是喷气实验室的一名实习生，主要研究前往外太空的方法。他发现70年代末几颗巨行星会位于太阳的同一侧，甚至能用尺子将它们连成一条直线。
这是一个罕见的契机，几颗行星正排成一列等待人类造访，这时一个探测器就可以探测四颗巨行星，而且借助引力加速，所需的时间也大大缩短了，下一次这种机会需要等上176年。


而我和旅行者2号，就是这个幸运的探测器。
出发13天后，距离地球1165万公里，我得以俯瞰整个地月系统，拍摄了这张地月同框的照片。


地球是那样静谧美好，可我无法驻足停留。我继续飞行，地球在我的视线里越来越小，直到成为一个光点，和其他星星没有区别，我才真正意识到自己已经踏上了通往幽深宇宙的单向旅程。
1977年12月19日，我赶上并超过了率先出发的旅行者2号，来不及打个招呼，便按照各自的既定路线继续驶去。
1978年9月，穿过了小行星带。
1979年3月，离开地球一年半后，终于到达了我的第一个目的地——木星，这是一个任何想象力都无法企及的美丽世界。
人们在300多年前用望远镜发现了木星上的大红斑，等我走近时它还在那里，这场风暴已经刮了几百年，大概还会再刮几百年。


不仅如此，我还发现了木星的众多卫星。有的卫星平静神秘，冰面下有着巨大海洋，有的卫星则格外活跃，表面尽是火山喷流。
没时间逗留，借助于木星的强大引力，我加速驶向下一站——土星。
1980年9月，在见识到木星的宏伟之后，我又亲身感受了土星的壮美。
我认真拍下一张张照片，将它们传回地球，与人们分享我所见的景象。我认真观察着土星的光环和土卫六的大气。


为了弄清土卫六的大气成分，我决定近距离飞越它。可这也让我受到了额外的引力影响，我被甩出黄道，偏离了航向，从此踏上了只属于我的远离太阳系的路，只身飞向未知的宇宙角落。
我的行星探测任务完成了，但我感到难过，因为我将要去的地方，阳光无法到达，风也无法吹过。
但如果我没有成功探测土卫六，旅行者2号就要改变轨迹飞向它，而放弃对天王星海王星的探测。想到这里，我又得以释怀。
宇宙太过广袤，旅行者又太过渺小，我们的轨迹无法交汇，但我知道旅行者2号会替我也替人类亲眼见到天王星和海王星。


1990年的情人节，快13年了，不知道你们会不会偶尔想起我。
这一天，我调转相机，寻找地球，此刻我已经离开60亿公里，这是我最后一次回望家的方向。


阳光散射形成的条纹铺成背景，其中一道有一个淡蓝色小点，这0.12个像素的小点，就是我们的地球。
我离开时，那里还存在着对立、仇视、战争。有些人并不珍惜的这个小点，却是我永远回不去的家。
在浩瀚的宇宙里，地球只是一个小小的舞台，我们的一切都在这里上演。
如同卡尔·萨根所说：

就是这里，这就是家园，这就是我们。
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，曾经存在的每一个人，
都在这上面度过了他们的一生。

我们的欢乐与痛苦交织聚集，
数以千计自以为是的宗教、意识形态与经济学说，
所有的猎人与强盗、英雄与懦夫、
文明的缔造者与毁灭者、国王与农夫、
年轻的情侣、母亲与父亲、满怀希望的孩子、
发明家和探险家、德高望重的教师、
腐败的政客、超级明星、最高领袖、
人类历史上的每一个圣人与罪人，
都生活在这粒悬浮在阳光中的微尘之上。

天文学教人谦卑，我想没有什么比这“暗淡蓝点”更能说明人类妄自尊大的愚蠢。倘若每个人都能在自己的轨道里谦卑而行，清醒运转，即使在静寂的黑夜，也不会迷失方向。
2012年，我开始接收到越来越多的宇宙射线，在5月份这一数据急剧上升，同时来自太阳的高能粒子也在不断下降。我知道自己已经到达了太阳系边缘，将要跨入星际空间。
2013年9月，NASA宣布我已经到达了从未有探测器到达过的空间，进入了寒冷的恒星际，我成了人类科学探索的里程碑。
我刷新了历史，也感到深深地孤独，我知道最后道别的日子不会太远了。
2017年12月2日，我最后一次收到来自地球的指令，我努力做出回应，将轨道修正推进器点火10毫秒，保持天线指向地球，我想再给地球发回一些信息。我离开地球已经太远了，远到本就微弱的信息还需要20小时的漫长等待才能传回。
传回信息的这一刻，我距离地球21135668081458米。
这之后，由于能量衰竭，我陆续关闭了数据磁带机、陀螺仪、低能带电粒子系统、宇宙射线子系统等仪器。
等到2025年，我的核动力电池就会彻底耗尽，我将再也没有能量供应任何单一仪器，再也无法与地球联系。
但我还有一个使命，我要代表人类向宇宙送出一份小小的礼物。
这是一张金唱片，上面记载着我们的声音，我们的科学，我们的影像，我们的音乐，我们的思想和感情。


我们努力使地球文明与其他文明交汇，这张唱片代表了我们的期望和决心，代表了向广袤宇宙发出的美好祝愿。
我知道这张唱片是卡尔·萨根的主意。
1939年纽约世界博览会上，5岁的卡尔·萨根参观了“西屋时间胶囊”掩埋仪式。
西屋时间胶囊是由西屋电公司打造的两个用合金制成的胶囊，它们被预定在5000年后的6939年打开。
里面装着这个时代的一些东西——电话、纺织物、书籍、胶片、剃须刀，还有爱因斯坦的一封信：

我们这个时代诞生了许多天才的人物，他们的发明可以使我们的生活更加便捷。我们已经可以利用机械横跨海洋，使人类从各种辛苦繁重的体力劳动中解脱出来，我们已经学会了飞行，用电磁波从地球的一个角落向另一个角落传递信息，方便的沟通。然而，商品的生产和分配却是无序的，每个人都生活在恐惧的阴影里，生怕失业而导致贫困潦倒。生活在不同国家里的人民还经常互相残杀。由于这些原因，所有的人对未来充满了恐惧。所有这一切，都是由于大多数人的才智和品格，较之那些对社会产生真正价值的少数人的才智和品格，是无比的低下。

​这个物件让人类得以穿越时间，连接未来。​
西屋时间胶囊埋在地下，而卡尔·萨根想把时间胶囊送到宇宙，我的存在让萨根的想法得以实现。
有什么东西可以让信息持久完好的得到保存？
弗兰克·德雷克建议制作一张金属唱片，这样不仅易于解读，而且只要处置得当，唱片上的蚀刻信息能够保存上百万年。
唱片上都记录些什么？当然是声音和图像。
萨根在自己工作的康奈尔大学里，收集了包括苏美尔语、中国的四种方言在内共计55种语言的问候。
专门小组又挑选了90分钟世界范围内极具代表性的音乐，包括贝多芬的《第五交响曲》，查克·贝里的摇滚《强尼·B·古德》，还有巴赫的《平均律钢琴曲》。
作为项目的创意总监，安·德鲁彦提议还应该加入一些东方元素。
找到一首合适的音乐并不简单。最后收入唱片的东方元素是中国古代名曲，流传了2500多年的《流水》，这也是唱片中最长的一段音乐。
找到歌曲的兴奋之下，德鲁彦给萨根打电话，可是萨根不在，德鲁彦只好在答录机上留言。
那时候，他们还只是工作上的熟人和朋友，一小时后，萨根回电话时，向安·德鲁彦求婚了。


沉浸在爱情中的安·德鲁彦，在唱片中留下了一段自己的脑电波，不知那些与我们完全不同的外星生命，能否读懂人类的爱？


安·德鲁彦的脑电波、政要的问候、鲸鱼的叫声连同许多照片一起被刻录在金唱片里，等待被陌生世界播放。
我还记得，在选择哪些照片时，最激烈的争论莫过于是否展示人类战争的残酷与武器的威力，特别是核武器的威慑。最后我们决定删掉所有和战争相关的东西，只展示地球最美好的一面。
因为我们很清楚，我们的地球与上面的所有生灵，只不过是这广阔的宇宙中微小的一部分。我们走出太阳系的家门，进入这宇宙，只为寻找和平与友谊。
其实我知道，我没有被外星文明接收的可能。我不清楚自己还能存在多久，但我还要3万年才能离开奥尔特云，在100万年内也不会靠近任何恒星。
在宇宙的时间长河里，100万年只是短暂的一瞬。宇宙已存在了13700个100万年，而且还将继续存在下去。
可我无法想象人类文明继续存在100万年的样子。
如果有一天，人类最终没能走出太阳系，消散在宇宙尘埃里。我也会向浩瀚宇宙证明，人类曾经来过，有过耀眼的文明，在悠长岁月中，也曾留下存在的痕迹。
宇宙浩瀚，岁月悠长，我继续前行，直至归于星辰。

一、旅行者1号基本情况

旅行者1号是一艘由美国宇航局（NASA）于1977年发射的无人深空探测器，是人类历史上第一艘进入太阳系外部的探测器。它于1977年9月5日发射升空，目前已经在太空中运行了逾44年，距离地球大约有230亿英里（370亿公里）的距离。
旅行者1号的主要任务是对太阳系中的外行星和行星间空间环境进行探测和研究。它曾经经过了木星、土星，以及它们的卫星，并对它们进行了详细的观测和拍摄，向我们展示了它们神秘而美丽的景象。此外，它还探测了太阳系边缘区域的行星间空间环境，提供了宝贵的数据和信息。
旅行者1号是由一些高科技装置和仪器组成的。它携带了数个科学仪器，包括摄影机、光谱仪、磁场探测器、带电粒子探测器等等，用于对太阳系中的行星、卫星以及宇宙射线、太阳风等天体物理现象进行探测和研究。此外，旅行者1号还搭载了一个“金唱片”，里面记录了地球文明的声音、图像和信息，以便向外太空传达地球文明的信息。
旅行者1号的能源来源是核反应堆，使用了一种称为放射性同位素热电发生器（RTG）的技术。RTG使用的是钚238同位素，这种同位素的衰变可以产生热能，用于提供旅行者1号所需的电力。RTG可以长期稳定地为旅行者1号提供电力，而且不需要维护和充电，因此可以保证旅行者1号长期稳定地运行。
二、旅行者1号装载的仪器

载具：旅行者1号采用了深空探测器的设计，整个航天器有2.7米高，4米宽，重达721千克。它由一个核心载具和一些附加的仪器组成。
电源系统：旅行者1号采用了放射性同位素热电机组作为主要的电源，这种电源利用了铀238的放射性衰变产生的热能来提供电力。此外，它还搭载了太阳能电池板，以备不时之需。
通讯系统：旅行者1号搭载了一台深空通讯设备，可以向地球发送数据和图像，并接收地球发来的指令。它采用了低增益和高增益天线来进行通讯。
仪器和载荷：旅行者1号搭载了多种仪器和载荷，包括光学和物理仪器、磁力计、带电粒子探测器、等离子体探测器、射线计数器等等。这些仪器和载荷可以对太阳系外的行星、恒星、行星际物质、宇宙射线等进行观测和测量。
光学和物理仪器：搭载了一台远程探测成像系统，能够进行高分辨率成像和摄影。还搭载了一个紫外线和红外线成像仪、一个紫外线光度计、一个普通摄影机等等，这些仪器可以对行星和卫星的大气层和地表进行分析和探测。
磁力计：旅行者1号搭载了一种磁力计，可以测量太空中的磁场。
带电粒子探测器：这个仪器可以测量太阳风和宇宙射线中的高能带电粒子的流量、能量和方向。
等离子体探测器：这个仪器可以测量太阳风和宇宙射线中的等离子体成分和密度。
射线计数器：这个仪器可以测量太阳风和宇宙射线的粒子流量和能量。
黑暗能量探测器：这个载荷是在后来的任务中加装的，它可以探测暗能量、暗物质和太阳系之外的引力场。
除此之外，旅行者1号还搭载了一些人类文化遗产，包括一张唱片和一份金质的信息银盘。这些载荷旨在向外星文明传递人类的文化和知识，以促进人类与外星文明之间的交流和合作。
三、旅行者1号可能经过的路线和可能经过的行星与恒星

木星：旅行者1号于1979年经过了木星，并进行了近距离拍摄和观测，这次飞掠是旅行者任务中最重要的一个阶段。
土星：1980年，旅行者1号经过土星，并进行了近距离拍摄和观测。
天王星：1986年，旅行者1号经过天王星，拍摄了该行星的许多高分辨率照片。
海王星：1989年，旅行者1号经过海王星，并进行了观测和拍摄。
奥尔特云：旅行者1号离开太阳系后，预计将经过奥尔特云，这是太阳系的外围区域，被认为是冰冷的小行星带。
阿尔法星系：旅行者1号将于大约40,000年后接近阿尔法星系（即半人马座α星），这是距离太阳最近的恒星。
南十字座：约于300,000年后，旅行者1号将经过南十字座（即距离太阳约500光年的一颗星座）。
旅行者1号并没有向银河系的中心行进。它最初的任务是对太阳系内的行星进行探测和观测。随着时间的推移，旅行者1号继续飞向太阳系外部，并在1980年代和1990年代访问了木星、土星、天王星和海王星等行星。在离开太阳系后，旅行者1号继续飞向太阳系外部，但它的目标不是银河系的中心。
旅行者1号现在离开太阳的相对速度为每秒16.9公里，距离我们已经超过233亿公里了。
在太阳系，旅行者1号主要探测了木星和土星两颗行星，就向太阳系外飞去了；妹妹2号则探索了木星、土星、天王星、海王星四颗巨行星，还探测了木星、土星若干颗卫星和海王星的卫星海卫一，在太阳系的探索任务比姐姐多了一大半。
深空探测器并不像一些人想象的那样，瞄准了一颗目标星球，就直线飞过去。由于地球和各个行星都在运动，它们之间的距离和位置都在不断的变化中，因此要找到一条节省燃料和更快的路线，就要找到合适的发射窗口，而且走得路线一定是曲线。
根据探测器的目标不同，发射得到的最初速度也是不同的。一般会按照三个宇宙速度来配置发射后的初速度，也就是环绕地球的卫星要求达到第一宇宙速度，每秒7.9公里；飞出地球引力的行星探测器要达到第二宇宙速度，每秒11.2公里；飞出太阳系的航天器要达到第三宇宙速度，每秒16.7公里。
但如果仅仅依靠这些初始速度，就会很慢到达目标星球，这是因为朝太阳系远方飞去的探测器，会受到太阳引力拉扯越来越慢。而要提升初始速度，火箭就需要携带更多燃料，就需要做得更庞大，这样就会得不偿失。
由此，科学家们找到了一种借助行星引力，无需燃料的天然动力~引力弹弓效应。
引力弹弓效应就是当航天器靠近一颗巨大的行星时，只要找准角度，就能利用行星的引力像弹弓一样将探测器弹出去，得到更快的速度。这就是为了得到这种额外动力，有时发射航天器会走更多的弯路，反而缩短了到达目标时间的原因。
比如有的航天器会绕着地球甚至太阳转几圈，与目标星球背道而驰，获得加速度后再飞往目标星球，比如朱诺号木星探测器就是这样。
旅行者2号以更干脆的进度和速度，只探测了木星和土星，发回了一大堆资料后，就进入休眠状态，往太阳系外直奔而去，直到30多年后，才被唤醒，进行了辅助发动机的调校。
其在太阳系的主要功绩是发回了更多木星和土星资料，由于发现了土卫六有浓密的大气，在地球的主人们临时命令其更详细了解土卫六，耽搁了行程，故而决定取消其继续探索天王星和海王星的任务，让其小妹去承担。
由于旅行者1号速度快，很快超越1972年和1973年分别发射的先驱者10号和11号，成为飞得最远的飞行器。有关旅行者1号的故事已经说过很多，这里就不展开说了。
而旅行者2号的走法是一路走走停停，充分利用了四星连珠的路径，不但先后探测了木星和土星，还“视察”了天王星和海王星这两颗最冷最边缘的行星，是人类最早到达暗冷之地看望地球遥远“兄弟”们的探测器。
在跟着老姐的足迹探测木星和土星两个星球时，科学家们根据旅行者1号发现的一些疑点或不清楚信息，有目的地让老妹进行了更深入的探查，发现了许多新的线索和现象，有些令科学家们惊异。
如发现了木星大气层上著名的大红斑风暴，竟是一个以逆时针方向反转的复杂风暴系统；还证实了木卫一上有活跃的火山活动，这些活动的能量来源很可能是木星与木卫二、木卫三之间的潮汐力；还发现了木卫一、木卫二、木卫三、木卫四、木卫五等若干卫星的一些奇异特征，并新发现木卫十四、十五、十六等新卫星。
旅行者2号是继旅行者1号1980年11月离开土星后，于1981年8月到达土星的，她通过雷达对土星大气层进行了探测，得到了土星大气温度高层位置约为-203摄氏度，低层位置约为-130摄氏度，北极约为-263摄氏度等资料。
掠过土星后，这位老妹的拍摄平台有点被卡住了，使得前往天王星和海王星的任务曾一度产生变量，幸好地面工程师们及时发现了问题所在，是由于过度“劳累”让润滑油耗尽，补充后就得以继续前行。
小妹的最大的功绩是探访了天王星和海王星
天王星距离太阳约29亿公里，光速到达那里需要2.68个小时，但旅行者2号却紧赶慢赶飞了8年半多的时间，于1986年1月到达这个太阳系边缘寒冷的星球，最近时距离天王星大气层顶只有81500公里。
这是人类足迹首次也是唯一一次接近这颗星球，旅行者2号一到达就有了许多新发现。
天王星是太阳系运动状态最奇怪的一颗行星，其自转轴偏转97.77°，使其几乎像汽车轮胎一样躺着公转。旅行者2号探测了这颗行星独特的大气运动和磁场，发现了许多独特的怪异现象；分析得到了大气结构和化学组成；观测了已知的9个星环，发现了两道新的星环，还新发现了10颗卫星。
离开天王星后，旅行者2号于1989年8月份到达并接近海王星，最近时距离海王星只有4827公里，从而让人类首次看清了这颗远在45亿公里的最远行星面貌。主要成果有：新发现了6颗海王星卫星，首次发现海王星有5条星环，发现了海王星南极巨大的黑色云带和如地球面积的风暴区等等。
旅行者2号还靠近海卫一进行了细致的考察，发现这是太阳系唯一一颗沿主星自转方向逆行的卫星，也是太阳系最冷的天体，表面温度低至-240摄氏度，还有能够喷出高达32公里甲烷或氮冰微粒的冰火山3座。
旅行者2号的行程，完成了人类对所有行星近距离考察的梦想，发回了大量资料和图片，让人类对太阳系最远的寒冷行星有了更深刻的认识。此后，旅行者2号结束了对太阳系的考察，像姐姐一样，开始一心一意向着太阳系外飞去。
旅行者2号飞出太阳系的方向与其老姐不同，老姐是半人马座方向，飞往银河系中心，而小妹的方向则是大犬座，向着天狼星方向飞去。
旅行者2号的归宿
像其老姐一样，旅行者2号的未来将是一生孤独地飘浮在深暗冰冷的太空，由于没有大气的氧化和阻力，理论上她可以永久地飘下去，10亿年后她的酮体还会保持如新。她像姐姐一样，身上带有一块高纯度铀-238和一张金色唱片，还有一枚金刚留声机针。
由于已知铀-238衰变成钚-239的半衰期为41.7亿年，因此当旅行者2号有幸与人类知音~外星人邂逅时，这些地外文明只要达到了人类的科技水平，就能够通过分析铀-238的衰变数值得到她出发的时间。而从唱片携带的信息中，得知她来自何方，主人是谁，地球文明是一个啥样子。
光盘里面，也包含了中国人用普通话、粤语、闽南语、吴语对外星人的问候，其中有一句是女子用厦门话的问候：“太空朋友，你们好！你们吃饭了吗？有空请来这儿坐坐”；还有中国古琴演奏的《高山流水》乐曲；在光盘的照片中，收录了八达岭长城的雄姿和中国普通人家吃团圆饭的温馨场景。
不过那个时候人类还存在不存在，还在不在地球就很难说了。如果人类真的灭亡了，或许旅行者2号就会成为人类曾经存在过的唯一见证。当然这种墓碑式功能不仅仅是旅行者2号独有，她的老姐和之前更早发射的先驱者10号、11号，以及在她们之后发射的新视野号探测器都有。
到了2025年，她将和老姐一样能量耗尽，关闭所有仪器，届时她就像断了线的风筝，与人类完全失去联系。但她还会按照人类已经设定的航线，一路靠惯性漂流下去，28000年后将穿越太阳系的最后边界奥尔特云，如果不被那里众多的冰质天体撞毁，就完全飞出了太阳引力控制。
随后，她会一直向大犬座方向飞去，29万年之后，从距离天狼星4.3光年的地方掠过，飞向更遥远的深空，直到被外星人捕获。我们无法知晓她最终的归宿，但如果有一天她带着外星人来到地球，我们的子孙后代还存在的话，就会知道她这些年经历了什么。
现在，只能祝福她带着人类的期盼和问候，一路走好。

旅行者1号以更高品质的数据帮助人类进一步研究木星系统与土星系统。它在长途漫游过程中拍摄下的地球的照片——“暗淡蓝点”——的意义超越了天文学范畴，成为人类对宇宙、地球与人类自身进行哲学思考的重要出发点之一。旅行者1号还是第一个离开太阳系的人造天体与至今为止距离地球最远的人造天体。它的成功也直接为此后的旅行者2号完成“行星壮游”的壮举打下了坚实的基础。

撰文 | 王善钦
作为“行星壮游”项目的探路者，先驱者10号与先驱者11号的成功，为人类打开了探测外行星（木星、土星、天王星与海王星）的两个天窗。然而，在这两个探测器被发射之前的1971年12月16日，NASA宣布：取消“行星壮游”项目。此时距离该项目被正式发起（1969年）才2年。
“行星壮游”项目被取消的原因在于经费。当时该项目的预算高达10亿美元，相当于现在的约50多亿美元。另一方面，从1965年开始，NASA获得的经费就逐年减少；阿波罗登月计划于1969年成功之后，同年上任的总统尼克松进一步削减NASA的年度经费。1971年，NASA只能在航天飞机项目和“行星壮游”项目中二选一。NASA选择了航天飞机项目。



旅行者号：“行星壮游”的浴火重生
“行星壮游”项目被取消，无疑是一个巨大的悲剧。
幸运的是，NASA的“外行星工作组”（Outer Planets Working Group）在1969年推荐“行星壮游”项目的同时，也推荐了一个备选方案：建立一个只探测木星与土星的项目，该项目的预算相对低得多。1971年，针对“行星壮游”项目最后一次讨论表决会上，专家组在通过该项目的同时，也强调了这个备选方案。NASA在最终决定取消“行星壮游”项目时，也给了备选方案高度评价。
这个备选方案为“行星壮游”项目赢得浴火重生的机会。1972年1月，喷气推进实验室（JPL）就开始转向该备选项目的准备；同年5月，NASA正式批准了这个备选项目，它就是“水手木星-土星”（Mariner Jupiter-Saturn，MJS）项目。
MJS项目将发射2个完全一样的探测器，其中第二个探测器作为第一个探测器的备件。MJS项目被提出时，JPL已经运营了探测水星、金星与火星的水手1号到9号，水手10号也即将被发射。MJS项目的两个探测器因此被分别命名为“水手11号”与“水手12号”。该项目的预算为3.6亿美元。
由于MJS项目的水手11号与水手12号探测的是外行星，与水手系列的其他探测器在探测目标上有较大差异，因此它们在1977年3月7日分别被改名为“旅行者1号”（Voyager 1）与“旅行者2号”（Voyager 2），从而不再属于水手系列，但依然由JPL的团队运营。
旅行者1的探测目标是木星、土星与土卫六，其轨道代号是“JST”，这3个字母分别是上述3个天体的英文首字母。


旅行者1号与旅行者2号的轨道示意图。旅行者1号沿着“JST”方向运动，旅行者2号沿着“JSX” 方向运动。X有两种可能，X=TB代表包括土卫六飞掠任务（针对旅行者1号失败的情况）；X=U代表包括天王星飞掠任务（针对旅行者1号成功的情况）。轨道上的时间刻度以0.5年为单位。丨图片来源：NASA；翻译：王善钦



结构与仪器
旅行者1号的质量为825.5千克，其中飞船自身质量为721.9千克。它有16个用于姿态控制的MR-103肼推进器、8个备用推进器、三轴稳定陀螺仪、天体坐标参考设备、无线电通信系统、能源系统、11个科学仪器、用于中途改变轨道的固体发动机与8个推进火箭发动机。


旅行者1号与2号的模型图丨图片来源：NASA/JPL
旅行者1号的无线电通信系统包括一个直径3.7米的抛物面高增益天线，接收地球上的3个深空网络站点（DSN）发送的信号指令，并向DSN发送得到的数据。


1976年7月9日，一名工程师与旅行者号尚未完工的高增益天线丨图片来源：NASA/JPL

旅行者1号上面还有一个数据存储器，即“数字磁带记录器（DTR）”，它可以保存64千字节的数据，这使它可以延时发送图像。作为对比，先驱者10号与11号上面没有DTR，拍摄的数据必须立即发送。
旅行者1号的电能由三个放射性同位素热电机（RTG）提供。每个RTG包含24个压缩钚-238氧化物球，因此也被称为钚核电池。在刚发射时，RTG产生的热可以制造出约470瓦特的电功率。由于放射性物质的衰变，RTG的功率会不断降低。


旅行者1号与2号中的放射性同位素热电机的一个单元丨图片来源：NASA/JPL
旅行者1号的科学仪器包括：成像科学系统（Imaging Science System）、射电科学系统（Radio Science System）、红外干涉光谱仪（Infrared Interferometer Spectrometer）、紫外光谱仪（Ultraviolet Spectrometer）、三轴磁通门磁强计（Triaxial Fluxgate Magnetometer）、等离子体光谱仪（Plasma Spectrometer）、低能带电粒子设备（Low Energy Charged Particle Instrument）、宇宙线系统（Cosmic Ray System）、行星射电天文调查（Planetary Radio Astronomy Investigation）系统、光偏振计系统（Photopolarimeter System）、等离子体波子系统（Plasma Wave Subsystem）。


旅行者1号与2号的结构图丨图片来源：NASA/JPL
在旅行者1号的仪器中，负责拍摄图像的是成像科学系统，它重达38.2千克，包含长焦窄视场相机与短焦宽视场相机，二者使用的望远镜的口径分别为17.7厘米与5.7厘米。两个相机上面的滤光片都覆盖了紫外到可见光的多个波段。通过这些滤光片，相机可拍摄出单色图像，并被天文学家合成为壮丽的彩图，其分辨率最高可达数千米每像素。
根据此前的计算，原定的“行星壮游”项目的飞船与后来作为替代者的旅行者1号及2号的发射时间窗都在1976-1980年之间。1977年9月5日，旅行者1号搭载大力神3号E-半人马（Titan IIIE-Centaur）火箭升空。此前16天（1977年8月20日），旅行者2号已经先搭载同款火箭升空。旅行者1号在发射前被多次推迟升空，导致了这个颠倒的次序。不过，在轨道动力学专家的设计下，旅行者1号将比旅行者2号更早穿过小行星带、造访木星与土星。


旅行者1号搭载火箭升空丨图片来源：NASA
1977年12月10日，旅行者1号进入小行星带。1977年12月19日，旅行者1号飞到旅行者2号的前面。1978年09月8日，旅行者1号离开小行星带。


飞掠木星系统
1979年1月6日，旅行者1号开始观测木星。


1979年2月25日，旅行者1号拍摄的木星包含大红斑的部分区域。此时旅行者1号距离木星920万千米。图像的分辨率达到160千米。丨图片来源：NASA/JPL

1979年1月6日至2月3日的28天时间内，旅行者1号持续拍摄多张木星照片。在此期间，旅行者1号从距离木星5800万千米飞行到距离木星3100万千米。后来，这些照片被拼接为一个电影。




旅行者1号1979年1月6日至2月3日之间的照片组成的电影，为了体现出同一面特征的变化，每隔10小时（木星的自转周期）拍摄的照片被选择来拼接出这个视频。在此期间，木星的大红斑的位置几乎不变，但高速自转，不同纬度的云层显示不同的移动特征。视频中出现的黑色点是木星卫星的投影，白色光点是木星卫星自身。丨视频来源：NASA/JPL

1979年2月10日，旅行者1号进入了木星系统。3月初，它发现了一个环绕木星的薄环，其厚度不到30千米。这是人类首次确认木星有环。1979年3月4日与5日，旅行者1号先后发现木卫十四与木卫十六。


旅行者1号拍摄的木星环丨图片来源：NASA/JPL
1979年3月5日12:05:26，旅行者1号到达木星近拱点，此时它距离木星云顶约28万千米。在飞掠木星前后，它拍摄了大量高品质图像，探测了木星的磁场、重力场、大气，等等。


由旅行者1号获得的木星大红斑的数据合成的大红斑伪色图丨图片来源：NASA/JPL

飞掠木星后，旅行者1号在同一天先后飞掠木卫一（距离2.057万千米）与木卫二（距离73.376万千米）。


1979年3月，旅行者1号拍摄的木星、木卫一（左）与木卫二（右）的合影。丨图片来源：NASA

相比先驱者10号与先驱者11号飞掠木卫一的距离（分别为35.7万千米与31.4万千米），旅行者1号与木卫一的距离（2.057万千米）小得多，因此得以观测到木卫一的大量细节。




由旅行者1号于1979年3月5日在45万千米处拍摄到的多张木卫一的图像合并而成的木卫一图像（左）与其中的佩尔（Pele）火山爆发后回落的物质形成的心形区域（右）。佩尔火山口附近是洛基（Loki）火山。心形区域中心的黑色裂缝为火山口，火山爆发后喷发出的物质下落后，形成了心形区域。丨图片来源：NASA/JPL


旅行者1号直接拍摄到木卫一上面火山的爆发现象。这是人类首次在地球之外的天体上面发现火山爆发。有趣的是，就在这个发现前不久，天文学家已经从根据理论计算预言木卫一存在火山活动。研究表明，木卫一是太阳系中火山活动最活跃的天体。它上面的火山喷发出的富含硫的物质落在它的表面，形成红色、橙色和黄色的表面。


旅行者1号于1979年3月4日拍摄的木卫一的部分区域（左）与旅行者1号于1979年3月5日拍摄的木卫一的部分区域（右）。当时，旅行者1号距离木卫一的距离分别为49万千米与12.85万千米。左图中显示出洛基火山喷发的场景，火山喷发出的物质被抛到160多千米高处。图片来源：NASA/JPL

尽管旅行者1号飞掠木卫二的距离超过先驱者10号与先驱者11号的距离（32.1/58.67万千米），但它依然凭借其高品质成像系统获得了更高清晰度的图像。它拍摄的图像表明木卫二表面有纵横交错的裂纹。当时的天文学家推断这些裂纹来自表层断裂或构造过程。


旅行者1号于1979年3月2日在286.9252万千米远处拍摄的木卫二。表面的深色线是木卫二表面的裂纹。丨图片来源：NASA/JPL

1979年3月6日，旅行者1号先后飞掠木卫三（距离11.471万千米）与木卫四（距离12.64万千米）。由于飞掠距离远小于先驱者10号与先驱者11号，它获得了木卫三与木卫四更高品质的图像。


旅行者1号于1979年3月5日拍摄的木卫三的局部（左）与旅行者1号于1979年3月6日拍摄的木卫四的局部（右）。拍照时，旅行者1号距离木卫三与木卫四的距离分别为24.6万千米与20万千米。丨图片来源：NASA/JPL

尽管旅行者1号观测木星的时间长达约3个月，但能够探测木星磁场与辐射的时间却只有到达其近拱点前后的48小时。对于木星环与卫星的细致观测的持续时间也仅有几天。在此期间，旅行者1号发现了木星的8颗卫星。
在几个月成像观测与几天的近距离观测过程中，旅行者1号得到了木星系统的大量数据，这些数据为行星科学家们进一步研究木星系统提供了重要的依据。


飞掠土星系统
1979年4月9日，旅行者1号完成轨道修正，飞向土星。为避免撞击到土卫六，它在1979年10月10日又进行了一次轨道修正。1980年8月22日，旅行者1号开始观测土星。
1980年11月12日，旅行者1号进入土星系统，并于同日飞掠土卫六，飞掠时与土卫六表面的最近距离仅3915千米，为先驱者11号飞掠土卫六时的距离（36.2962万千米）的1/90。


1980年11月12日，旅行者1号在43.5万千米距离处拍摄的土卫六。土卫六顶端是厚厚的雾。图片来源：NASA/JPL

旅行者1号光谱仪获得的数据表明，土卫六的大气含有甲烷、乙烷、其他多种有机化合物与大量的氮。然而，土卫六的大气中浓厚的有机物雾霾，使得旅行者1号得到的图像看上去还是没有特征。
根据旅行者1号无线电掩星数据，天文学家推断出土卫六的直径为5152千米，表面温度约为94 K，大气压力为1.47巴（1巴=10万帕斯卡，地球标准大气压为1.01325巴）。它的数据还表明土卫六拥有稠密的大气，其表面可能拥有液态物质。
1980年11月12日，旅行者1号飞掠土卫三（距离41.567万千米）。同日23:46:30，旅行者1号到达土星近拱点（距离中心天体引力中心最近的点），此时它距离土星云顶12.6万千米。


旅行者1号于1980年11月13日拍摄的土星环，当时它距离土星的距离为150万千米。图片来源：NASA/JPL

1980年11月13日，旅行者1号在同一天内先后飞掠土卫一（距离8.844万千米）、土卫二（距离20.204万千米）、土卫五（距离7.398万千米）与土卫七（距离88.044万千米）。


1980年11月12日，旅行者2号拍摄的土卫一（左，42.5万千米距离处）与土卫三（右，120万千米距离处）。在这些图中，土卫一右上方的赫歇尔陨石坑（Crater Herschel）、土卫三上面的伊萨卡大峡谷（Ithaca Chasma）都清晰可见。图片来源：NASA/JPL



1980年11月12日，旅行者2号拍摄的土卫四（左，24万千米距离处）与土卫五（右，7.3万千米距离处）。它们表面的众多陨石坑都清晰可见。丨图片来源：NASA/JPL

1980年11月14日，旅行者1号对土星系统的观测任务结束。在飞掠土星系统期间，旅行者1号观测了土星上层大气的化学构成、土星环的复杂结构、土星的极光、土卫六与其他几颗此前已被确认的卫星，还发现了土星的5颗新卫星与土星的G环。


旅行者1号于1980年11月16日拍摄的土星环，当时它距离土星的距离为530万千米。阳光照射土星形成的影子投在土星环上面。丨图片来源：NASA/JPL

旅行者1号近距离飞掠土卫六时，土卫六的引力使它此后从土星南极掠过，并飞离黄道面（地球公转的轨道面为黄道面，太阳系内的其他行星围绕太阳公转的轨道面与黄道面基本共面），再飞离太阳系。



太阳系的全家福与“暗淡蓝点”
1990年2月14日，在空旷的太阳系漂移了12年多的旅行者1号距离地球约60亿千米。此时它在黄道面上方32度，适合拍摄太阳系内的几大行星。旅行者号团队下达指令，让它对准太阳方向，拍摄了60张图，拼成了太阳系的全家福。为了避免被阳光过度曝光，每张照片的曝光时间仅为0.005秒。
这张全家福显示了太阳系内木星、地球、金星、土星、天王星与海王星。水星因为太靠近太阳而无法被识别出来。火星当时的位置使其在旅行者1号的视角上只是一轮新月状天体，因此也无法被识别出来。


1990年2月14日，旅行者1号拍摄的太阳系全家福。从左到右依次是：木星（JUPITER）、地球（EARTH）、金星（VENUS）、土星（SATURN）、天王星（URANUS）与海王星（NEPTUNE）。丨图片来源：NASA/JPL

这套全家福中，最著名的是地球的图像。在地球的照片中，地球只是一个0.12像素的微小亮点，它几乎被相机反射阳光后形成的彩色光带淹没。


1990年2月14日，旅行者1号拍摄的地球图像，图中最右边的明亮浅红色光带中的那个显得苍白的点就是我们的地球。图片来源：NASA/JPL

这张照片引起了著名天文学家、天体生物学家、科普作家与科幻小说作家卡尔·萨根（Carl Sagan，1934-1996）的深思。他将图中的地球称为“暗淡蓝点”（Pale Blue Dot），并在1994年出版了《暗淡蓝点：展望人类的太空家园》（Pale Blue Dot: A Vision of the Human Future in Space）一书。
在这本书中，萨根动情地说：“再想想那个点。那是这里，那是家园，那是我们。在这个点上，每一个你爱的人，每一个你认识的人，每一个你曾经听说过的人，每一个人，无论是谁，都在此度过一生。”“有人说，天文学令人谦卑、塑造性格。可能没有什么能比我们微小世界的这张遥远的照片更能显示人类的自负是多么愚蠢。对我而言，这张照片强调了我们的责任：更友好地对待彼此，保护和珍爱这颗暗淡蓝点——我们目前所知的唯一家园。”[注1]
旅行者1号拍摄的这张图与萨根写的这本书的联姻，使地球获得了“暗淡蓝点”这个别名。这个名称迅速流传并破圈，成为人类思考地球与宇宙的最重要的切入点之一。


飞出太阳系的边疆
在结束对外行星系统的探测任务之后，天文学家于1989年为旅行者号启动“旅行者号星际任务”（VIM）。当时，旅行者1号距离地球40天文单位（1天文单位1.496亿千米）。
VIM主要探测太阳风有关的现象。VIM被分为三个阶段，分别是：探测终端激波（Termination Shock）、探测日球层鞘（Heliosheath）、探测星际空间。
日球层（heliosphere）是太阳发出的太阳风在太阳周围形成的一个巨大的泡（下图中浅灰色区域），它与星际空间的边界是日球层顶（Heliopause），太阳风粒子止步于此。太阳风吹到接近日球层顶的区域，就会与星际介质接触，受到星际介质的阻碍作用，形成终端激波，这个区域被称为“终端激波区”。
在太阳运动方向一端，终端激波区与日球层顶之间的区域的形状像刀鞘或剑鞘，因此被称为“日球层鞘”。


日球层、终端激波、日球层鞘、日球层顶、弓形激波的示意图。丨图片来源：NASA/Goddard/Walt Feimer；翻译：王善钦

因此，朝着远离太阳的方向，由内向外依次是终端激波区、日球层鞘与日球层顶。日球层顶冲击星际介质，形成弓形激波（Bow shock）。按照一些天文学家的定义，日球层顶之外就是星际空间。
1998年2月17日，旅行者1号超越先驱者10号，此时它距离地球约69.419天文单位（约104.1亿千米）。此后至今，它一直是距离太阳最远的航天器。
2004年12月17日，旅行者1号通过终端激波区，进入日球层鞘。2012年6月，天文学家发现旅行者1号接收到的来自星际空间的高能粒子数目急剧增加，因此判断它即将穿过日球层顶。
2012年8月25日，旅行者1号于穿过日球层顶，此时它距地球121天文单位（约181.5亿千米）。按照一些天文学家的定义，旅行者1号在这一天成为有史以来第一个进入星际空间的宇宙飞船。[注2]
为庆祝旅行者1号到达星际空间，天文学家于2013年2月21日用甚长基线阵（VLBA）拍摄了旅行者1号的射电图像。


2013年2月21日，甚长基线阵（VLBA）拍摄到的旅行者1号的射电照片。图片来源：NRAO/AUI/NSF

截至2023年2月18日，旅行者1号与太阳的距离为159.1天文单位（约238.01亿千米）[注3]。现在，它相对太阳的速度达到17千米每秒（每年3.57天文单位），远超过所在地的第三宇宙速度（摆脱太阳引力从而脱离太阳系的速度），因此会一直远离太阳，并将在此后继续向银河系中心前进。它还可以飞出银河系，在银河系外的宇宙中漫游。


发给外星人的金唱片
为了能够让可能存在的外星人有机会了解地球，天文学家在旅行者1号与2号上面都放置了一个镀金铜盘，其直径为12英寸（30厘米），上面记录了地球的位置与人类的信息。这两个镀金铜盘就是著名的“金唱片”。


旅行者1号上面的金唱片丨图片来源：NASA/JPL
金唱片上面包括55种语言的问候语（包括中国的普通话、粤语、闽南语、吴语）、35种地球生命的声音、90分钟的“地球之声”（包括鲸鱼的声音、婴儿的哭声、海浪拍打海岸的声音以及地球27首世界名曲，其中有中国古琴曲《流水》、莫扎特的《魔笛》等）；115张照片（包括人类的数学、物理、太阳系及其内部的行星、地球上动物、植物、DNA、人类解剖和繁殖、地球上部分区域的地形与风景、食物、建筑、人类日常生活等）以及当时的一些政治家的问候录音。


金唱片上面的信息的含义丨图片来源：NASA/JPL
唱片封面的左下角表示太阳系与15条线与右下角的哑铃状图形与先驱者10号与11号的铭牌相同，其意义已在介绍先驱者10号的文章（《探索太阳系边疆的先驱：先驱者10号丨行星壮游》）中介绍，此处不再重复介绍。
唱片封面的左上角是留声机唱片的图纸和唱针。围绕它的二进制符号表示唱片旋转一圈的时间，据此可算出唱片旋转一圈的时间为3.6秒。大圆圈下方是唱片和唱针的侧视图，里面说明播完唱片需要约1小时。
唱片封面的右上角显示了图像信号的波形、扫描时间（8毫秒）的二进制符号与构成图像的直线的绘制方法。最下方表示，如果解码正确，这张图就是一个圆。


辉煌成就与巨大牺牲
虽然旅行者1号并不是第一个近距离探测木星系统与土星系统的探测器，但却得到比先驱者10号与11号更好的这两个系统成员的图像。此外，它发现了木卫一的火山爆发、发现了木星的环、发现了木星的8颗新卫星、近距离飞掠了土卫六、发现土星的G环、发现了土星的5颗新卫星，等等。它对木星系统与土星系统的观测进一步深化了人类对这两个气态巨行星、它们的卫星与环的物理、化学甚至生物学性质的认识。




旅行者1号拍摄的木星（右上）、木卫一（左上）、木卫二（中间）、木卫三（左下）与木卫四（右下）的“全家福”。这些图并不是同一张照片拍摄，而是由多个照片组合而成。图中它们的大小并不按比例。丨图片来源：NASA

旅行者1号在长途漫游过程中拍下的地球照片（“暗淡蓝点”）的意义超越了天文学范畴：在萨根富有感染力的表述广为传播之后，这张“暗淡蓝点”的图像成为人类对宇宙、地球与人类自身进行哲学思考的重要出发点之一，使人们对地球的渺小、孤单、脆弱与珍贵有了直接认识，也使人类对宇宙的浩瀚无疆有了直观体会。
此外，旅行者1号还是第一个离开太阳系的人造天体。它也是至今为止距离地球最远的人造天体。由于它的巨大速度，当前已经升空的其他所有人造天体都无法打破它在距离方面的记录。
尽管旅行者1号获得了众多杰出的成就，但它也付出了自己的代价。由于它近距离探测土卫六，它的轨道在土卫六的引力作用下发生明显改变，从而无法在飞掠土星后前往天王星与海王星。这是一开始就被制定好的计划。
当时旅行者号团队甚至还定下计划：如果旅行者1号探测土卫六失败，就让旅行者2号重复旅行者1号的任务。我们要庆幸旅行者1号成功完成了土卫六的探测计划，使旅行者2号可以在此后实现探测天王星与海王星的任务，从而基本实现了此前雄心勃勃的“行星壮游”计划。或者说，旅行者2号的能够完成“行星壮游”的壮举，要感旅行者1号的牺牲与成全。
注释
[注1]原文：“Consider again that dot. That's here, that's home, that's us. On it everyone you love, everyone you know, everyone you ever heard of, every human being who ever was, lived out their lives. ”“It has been said that astronomy is a humbling and character-building experience. There is perhaps no better demonstration of the folly of human conceits than this distant image of our tiny world. To me, it underscores our responsibility to deal more kindly with one another, and to preserve and cherish the pale blue dot, the only home we've ever known.”对其他段落感兴趣的读者可以进入以下链接：https://www.goodreads.com/quotes/337712-from-this-distant-vantage-point-the-earth-might-not-seem。
[注2]天文学家对星际空间的边界存在争议。有些天文学家认为日球层顶不是太阳系与星际空间的分界线。这是因为，天文学家认为在更远的地方还有大量小天体围绕太阳公转，它们构成的一片区域被称为“奥尔特云”（Oort cloud）。如果以奥尔特云的外边缘作为太阳系的边疆，那旅行者1号还需要飞行近3万年才能离开太阳系的边界、进入星际空间。
[注3]旅行者1号（与旅行者2号）的距离与其他信息的实时更新见：
https://voyager.jpl.nasa.gov/mission/status/

出品：科普中国

谢邀
目前正在穿越柯伊伯小行星带，还没有走出太阳引力的摄动范围，也就是奥尔特云
去年加州喷气实验室，曾短暂的和旅行者一号联系过十几微秒左右，证明旅行者一号部分仪器目前还可以正常运作。
旅行者一号接下来的旅程将穿越柯伊伯带，最终抵达奥尔特云，然后飞向茫茫的宇宙空间，上面所携带的金属圆盘至少可以保存十亿年的时间，也就是说这份载有人类最终信息的载体，可能会在茫茫宇宙中再孤独的航行十亿年。