NASA關(guān)閉旅行者號兩臺(tái)科學(xué)儀器以延長任務(wù)壽命

藝術(shù)家描繪的NASA旅行者號探測器概念圖。這對孿生探測器于1977年發(fā)射升空。

圖片來源：NASA/JPL-Caltech

美國南加州NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的工程師團(tuán)隊(duì)于2月25日關(guān)閉了旅行者1號的宇宙射線子系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，并將于3月24日關(guān)閉旅行者2號的低能帶電粒子儀器。每艘探測器仍將保留三臺(tái)科學(xué)儀器持續(xù)運(yùn)行。這一舉措是應(yīng)對這對探測器逐漸衰減的能源供應(yīng)而實(shí)施的持續(xù)性管理方案。

1977年發(fā)射的旅行者1號和2號探測器依靠放射性同位素?zé)犭姍C(jī)供電，這種裝置通過钚衰變產(chǎn)生的熱量發(fā)電。兩臺(tái)探測器每年損失約4瓦的電力。

"旅行者號自發(fā)射以來一直是深空探測領(lǐng)域的明星，我們希望盡可能延長它們的使命，"噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室旅行者項(xiàng)目經(jīng)理蘇珊娜·多德（Suzanne Dodd）表示，"但電力正在逐漸耗盡。如果我們現(xiàn)在不為每艘旅行者號關(guān)閉一臺(tái)儀器，可能僅剩幾個(gè)月的電力就要宣布任務(wù)終結(jié)。"

兩臺(tái)探測器各搭載了10臺(tái)相同的科學(xué)儀器。其中部分專為行星飛越期間收集數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的設(shè)備，在完成對太陽系氣態(tài)巨行星的探索后已陸續(xù)關(guān)閉。

在最后一次行星飛越后仍保持運(yùn)行的儀器，是科學(xué)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為對研究太陽風(fēng)層（由太陽產(chǎn)生的太陽風(fēng)和磁場構(gòu)成的保護(hù)性氣泡）和星際空間（太陽風(fēng)層之外的區(qū)域）至關(guān)重要的設(shè)備。旅行者1號于2012年抵達(dá)太陽風(fēng)層邊緣并進(jìn)入星際空間；旅行者2號于2018年到達(dá)該邊界。目前尚無其他人造航天器在星際空間運(yùn)行。

2023年10月，為節(jié)約能源，項(xiàng)目組關(guān)閉了旅行者2號的等離子體科學(xué)儀器。該設(shè)備用于測量等離子體（帶電原子）的密度和流動(dòng)方向。由于儀器朝向與星際空間等離子體流動(dòng)方向存在角度偏差，近年僅能收集有限數(shù)據(jù)。旅行者1號的同類儀器因性能下降已于數(shù)年前關(guān)閉。

星際科學(xué)遺產(chǎn)

上周在旅行者1號上關(guān)閉的宇宙射線子系統(tǒng)包含三臺(tái)望遠(yuǎn)鏡，用于通過測量能量和通量來研究宇宙射線（包括來自銀河系和太陽的質(zhì)子）。這些望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)幫助科學(xué)團(tuán)隊(duì)確定了旅行者1號脫離太陽風(fēng)層的具體時(shí)間和位置。

計(jì)劃本月晚些時(shí)候停用的旅行者2號低能帶電粒子儀器，可測量源自太陽系和銀河系的各種離子、電子及宇宙射線。該儀器由兩個(gè)子系統(tǒng)組成：負(fù)責(zé)廣域能量測量的低能粒子望遠(yuǎn)鏡，以及專注于磁層研究的低能磁層粒子分析儀。

兩個(gè)系統(tǒng)均采用旋轉(zhuǎn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)360度視野，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每192秒提供15.7瓦的脈沖。該電機(jī)經(jīng)過50萬步測試——足以保證在1980年8月土星飛越任務(wù)中持續(xù)運(yùn)行。當(dāng)旅行者2號該儀器停用時(shí)，電機(jī)已完成超過850萬步運(yùn)作。

"旅行者探測器早已超越最初探索外行星的任務(wù)目標(biāo)，"NASA總部旅行者項(xiàng)目科學(xué)家帕特里克·科恩（Patrick Koehn）表示，"此后收集的每一點(diǎn)數(shù)據(jù)不僅為太陽物理學(xué)提供了寶貴補(bǔ)充，更是對始于近50年前并延續(xù)至今的卓越工程設(shè)計(jì)的見證。"

減法增效

由于旅行者雙星探測器收集的科學(xué)數(shù)據(jù)具有不可替代性，任務(wù)工程師盡可能延長儀器運(yùn)行時(shí)間。通過關(guān)閉這兩臺(tái)儀器，探測器將獲得維持約一年運(yùn)行的電力儲(chǔ)備，之后團(tuán)隊(duì)才需要關(guān)閉其他設(shè)備。

在此期間，旅行者1號將繼續(xù)運(yùn)行磁強(qiáng)計(jì)和等離子體波子系統(tǒng)。其低能帶電粒子儀器將運(yùn)行至2025年底，計(jì)劃明年關(guān)閉。

旅行者2號在可預(yù)見的未來將保持磁場和等離子體波儀器的運(yùn)行。其宇宙射線子系統(tǒng)計(jì)劃于2026年關(guān)閉。

實(shí)施該節(jié)能方案后，工程師預(yù)計(jì)兩艘探測器至少能保持一臺(tái)科學(xué)儀器運(yùn)行至2030年代。但團(tuán)隊(duì)也清醒認(rèn)識(shí)到，已在深空運(yùn)行47年的探測器可能面臨意外挑戰(zhàn)，實(shí)際運(yùn)行時(shí)間或?qū)⒖s短。

遙遠(yuǎn)征程

旅行者1號和2號仍保持著人類制造最遙遠(yuǎn)物體的紀(jì)錄。旅行者1號距離地球超過150億英里（250億公里），旅行者2號距地球逾130億英里（210億公里）。

2025年3月6日，旅行者1號和2號的狀態(tài)

Credit:NASA

由于距離極其遙遠(yuǎn)，地球發(fā)出的無線電信號需要23小時(shí)才能抵達(dá)旅行者1號，與旅行者2號的通信延遲也達(dá)19.5小時(shí)。

"旅行者號每時(shí)每刻都在探索前無航天器涉足的領(lǐng)域，"噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室旅行者項(xiàng)目科學(xué)家琳達(dá)·斯皮克（Linda Spilker）表示，"這意味著每一天都可能是最后時(shí)刻，但也可能帶來新的星際發(fā)現(xiàn)。因此我們正在竭盡所能，確保這對開拓者能在最長時(shí)限內(nèi)延續(xù)其開創(chuàng)性探索。"

參考https://blogs.nasa.gov/voyager/2025/03/05/nasa-turns-off-2-voyager-science-instruments-to-extend-mission/