出品/星动无极
美国国家航空航天局宣布,旅行者1号探测器定于11月18日成为首个人造物体,飞行距离达到一光日,即光在一天时间里走过的距离,约259亿公里。这是尚未发生的节点,NASA为此设置了实时倒计时,里程碑时刻预计在美东时间18日上午前后到来。截至11月12日的遥测数据,这艘探测器距离地球258.9亿公里,正以每秒约17公里的速度向星际空间深处飞行。从这个距离上发出的无线电信号,单程时延已经接近24小时。它的双胞胎旅行者2号此时在216.7亿公里外的另一个方向上,按当前轨迹抵达一光日的时间预计在2035年。
旅行者1号1977年9月5日发射,至今飞行了49年2个月。它的双胞胎旅行者2号同年8月20日先一步升空,1号走的轨迹更快,在完成木星与土星探测后脱离黄道面直奔星际方向。两艘探测器赶上的发射窗口,源于木星、土星、天王星、海王星每176年才出现一次的特定几何排列,借助连续的行星引力弹弓,探测器得以用一次发射连续造访多颗外行星。旅行者1号1980年借土星飞越完成行星探测的主任务后持续向太阳系外飞行,2012年穿越日球层顶,成为首个进入恒星际空间的人造物体,旅行者2号在2018年跨过同一边界。目前两艘探测器仍在每日回传磁场、等离子体与宇宙射线数据。一光日这个节点没有实际观测意义上的突变,它标定的是一个尺度:从地球发出的无线电信号,要一天之后才能追上它,任务控制中心发出的每一条指令,往返等待时间都超过了48小时。
距离数字背后的工程约束是这艘探测器的真实处境。旅行者1号依靠衰变的钚同位素供电,功率逐年下降,地面团队每周才发送一次指令,以最小化系统负荷。指令经NASA深空网络下发,这个网络的测控站分布在加州、西班牙和澳大利亚三地,靠全球布站维持与外太阳系目标的连续联系。今年10月,负责发送指令的工程师团队曾与探测器短暂失联,原因至今没有查明。两个旅行者探测器的状态被项目科学家形容为类似气象卫星的日常值守,项目科学家苏珊娜·多德称其为国家的财富。以当前速度计算,飞完一光年需要18000年,抵达最近的恒星系还要再翻一倍。
NASA为这个节点安排了公众参与环节,号召全球参与者在日落后用手电和屏幕亮光组成环绕地球的光波,官方网站可以把手机屏幕变成闪烁"VGR"摩尔斯电码的信号灯。这些安排属于纪念性质,探测器本身不会因此改变航向,它沿着黄道面以北的轨道持续外飞,与旅行者2号分别在两个方向上探测日球层外的介质。探测器上携带的镀金唱片记录了地球的图像、多语种问候与音乐,这套载荷的初衷是向可能存在的外星文明自我介绍,以现在的认知看,它更可能成为一封永远无人签收的信。
两艘探测器的数据还在支撑活跃的研究。恒星际介质里等离子体的密度振荡、宇宙射线的通量变化,都来自旅行者的每日读数,这些数据是地面设备无法替代的原位测量。太阳活动的外延边界——日球层的形状与边界条件——目前只有这两艘探测器能实测,围绕它们的科学产出在任务发射近半个世纪后仍未见底。
一光日这个尺度对当下的空间产业有一条间接的参照。旅行者1号的飞行速度约每秒17公里,是上世纪七十年代化学推进加行星引力弹弓的组合能达到的水平,这个速度决定了恒星际探测的时间尺度只能以万年计。其后飞出太阳系方向的新视野号在2015年飞掠冥王星、2019年飞掠柯伊伯带天体天空,目前仍在朝日球层外飞行,进入恒星际空间还需数十年。当前推进技术的迭代集中在地球轨道与地月空间,可复用火箭改变的是进入太空的成本曲线,深空速度增量仍是未解决的工程命题。两艘旅行者先后越过一光日线,其间人类的恒星际探测速度没有出现量级变化。
这个里程碑之后,旅行者1号的电力能支撑到哪一年没有确切答案。项目团队的说法是,它与旅行者2号会在未来十年内的某个时刻彻底沉默,沉默之前,它们是恒星际空间仅有的两个直接数据来源。11月18日过线之后,这艘1977年启程的探测器将继续以每秒17公里的速度外飞,下一个人造物抵达同一距离的时间表,取决于什么时候出现新的深空推进方案。按每秒17公里的速度推算,下一个以光为尺度的整数节点——飞行一周所经过的一光周——还要再飞三百多年。

