旅行者一號(hào)已經(jīng)飛了半個(gè)世紀(jì)，為什么還能和地球保持聯(lián)系？

想象一下，有一臺(tái)制造于1977年的老機(jī)器，它的運(yùn)算速度只有你智能手機(jī)的幾百萬分之一，內(nèi)存還沒你的車鑰匙大，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)用的是早就被淘汰的八軌磁帶，按照現(xiàn)代電子產(chǎn)品的壽命標(biāo)準(zhǔn)，它早該在垃圾堆里氧化了。

然而就是這樣一臺(tái)看似早已過時(shí)的“博物館級(jí)”老古董，此刻正孤獨(dú)地飛行在距離地球230億公里之外的星際深空。它是旅行者1號(hào)。

現(xiàn)在它發(fā)出的每一個(gè)信號(hào)，都要以光速飛行近22.5個(gè)小時(shí)才能被我們收到，它的機(jī)體時(shí)刻經(jīng)受著宇宙射線的轟擊和接近絕對(duì)零度的極寒，但令人震驚的是，這臺(tái)48歲的機(jī)器依然在工作，依然在向地球傳回關(guān)于星際空間的一手?jǐn)?shù)據(jù)。

這一切的奇跡，都源于1977年那群工程師在圖紙上埋下的三個(gè)超前設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)讓原本計(jì)劃只有5年壽命的探測(cè)器，硬生生熬到了48歲，甚至還要繼續(xù)戰(zhàn)斗下去，今天我們就來拆解這個(gè)工程學(xué)奇跡，看看它是如何用過時(shí)的技術(shù)打敗時(shí)間的。

1977年，NASA面臨著一個(gè)千載難逢的時(shí)刻，陽(yáng)系的四大氣態(tài)巨行星，木星、土星、天王星和海王星，即將運(yùn)行到一個(gè)罕見的幾何排列位置，這種排列176年才出現(xiàn)一次。

這個(gè)窗口期意味著，探測(cè)器可以利用“引力彈弓”效應(yīng)，像跳房子一樣從一顆行星飛向另一顆，極大地節(jié)省燃料和時(shí)間，但機(jī)會(huì)稍縱即逝，在預(yù)算受限、工期緊張的背景下，工程師們卻做了一個(gè)極其“叛逆”且昂貴的決定：拋棄太陽(yáng)能電池板，裝上放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器。

工程師們心里清楚，雖然任務(wù)名義上只去木星和土星，但只要飛船不壞，它最終會(huì)飛向太陽(yáng)系邊緣，那里的陽(yáng)光微弱得像遠(yuǎn)處的一只螢火蟲，太陽(yáng)能板將徹底廢掉，他們必須給旅行者號(hào)裝上一顆“核能心臟”。

這顆心臟利用钚-238衰變產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為電力，在1977年起飛時(shí)，它能產(chǎn)生470瓦的熱功率和157瓦的電力，差不多只夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)大燈泡或一臺(tái)老式筆記本，你可能會(huì)覺得這點(diǎn)電微不足道，但關(guān)鍵在于钚-238的半衰期長(zhǎng)達(dá)87.7年。

這意味著即使過了40多年，這顆心臟雖然衰弱，但依然在跳動(dòng)，依然能提供足以維持核心儀器運(yùn)轉(zhuǎn)的能量，直到今天，旅行者號(hào)就是靠著這顆“核電池”的余溫，在寒冷的星際介質(zhì)中維持著生命體征，工程師們表面上簽的是5年的合同，實(shí)際上卻為它準(zhǔn)備了半個(gè)世紀(jì)的口糧。

在旅行者號(hào)上，幾乎所有關(guān)鍵系統(tǒng)都有雙份，甚至三份，它攜帶了11個(gè)科學(xué)儀器，大部分都有備用電路，16個(gè)推進(jìn)器中，有8個(gè)是完全的備胎，在那個(gè)算力金貴的年代，這種設(shè)計(jì)被很多人質(zhì)疑是浪費(fèi)預(yù)算、增加重量。

但歷史證明，這才是真正的遠(yuǎn)見。

最驚心動(dòng)魄的一幕發(fā)生在2017年，在太空中飛行了40年后，它用于調(diào)整姿態(tài)的主推進(jìn)器因?yàn)殚L(zhǎng)期使用，性能開始退化，對(duì)于一艘飛船來說，失去姿態(tài)控制就等于死亡，因?yàn)樗奶炀€一旦偏離地球，信號(hào)就會(huì)徹底中斷。

此時(shí)飛船遠(yuǎn)在200多億公里外，派維修隊(duì)是不可能的，絕望中，NASA工程師想起了那個(gè)塵封了40年的“B計(jì)劃”，那一組專門用于軌道修正、自1980年飛越土星后就再?zèng)]用過的備用推進(jìn)器，這是一場(chǎng)豪賭，這些推進(jìn)器在太空中閑置了37年，冷凍了37年，沒有任何人知道它們是否還能點(diǎn)火。

指令發(fā)出后，是漫長(zhǎng)的19個(gè)多小時(shí)的等待，當(dāng)信號(hào)終于傳回地球時(shí)，控制室沸騰了：備用推進(jìn)器完美點(diǎn)火，每一次噴射都像剛出廠一樣精準(zhǔn)，這是因?yàn)楫?dāng)年的工程師在設(shè)計(jì)推進(jìn)器時(shí)，選用了最耐腐蝕的材料，使用了最嚴(yán)苛的密封工藝，甚至預(yù)留了遠(yuǎn)超需求的燃料余量，他們假設(shè)了最壞的情況，才換來了40年后的一次重生。

除了動(dòng)力，旅行者號(hào)最讓現(xiàn)代人汗顏的，是它的“大腦”和“記憶”，在230億公里外，信號(hào)微弱得如同在太平洋彼岸點(diǎn)燃一根火柴，為了讓地球聽到它的聲音，旅行者號(hào)的高增益天線必須像狙擊手一樣，死死瞄準(zhǔn)地球，誤差不能超過零點(diǎn)幾度。

為此，工程師設(shè)計(jì)了一套極其精密的姿態(tài)控制系統(tǒng)，它利用太陽(yáng)傳感器和恒星跟蹤器，讓飛船時(shí)刻知道自己在宇宙中的坐標(biāo)，更關(guān)鍵的是，這套系統(tǒng)具備自主決策能力。

由于通信延遲長(zhǎng)達(dá)一整天，如果飛船遇到突發(fā)故障，等地球的指令傳過去，飛船早就在翻滾中失聯(lián)了，因此旅行者號(hào)被賦予了在當(dāng)時(shí)極具科幻色彩的“自動(dòng)容錯(cuò)邏輯”，一旦它發(fā)現(xiàn)自己找不到太陽(yáng)或老人星，它會(huì)自動(dòng)進(jìn)入保護(hù)模式，嘗試重新捕獲信號(hào)，而不是傻傻地等待指令，正是這種“將在外，君命有所不受”的自主性，讓它在幾十年的孤獨(dú)旅程中從未走丟。

現(xiàn)在的我們習(xí)慣了TB級(jí)的固態(tài)硬盤，但你可能不知道，現(xiàn)代SSD在宇宙射線的高能粒子轟擊下，可能幾年就會(huì)報(bào)廢。而旅行者號(hào)上的磁帶記錄器，雖然只有幾十兆的容量，雖然是機(jī)械結(jié)構(gòu)，但它抗輻射、耐低溫。

這臺(tái)“老式錄音機(jī)”在太空中轉(zhuǎn)了40多年，記錄了木星的紅斑、土星的光環(huán)，直到今天依然完好，有時(shí)候，最原始的技術(shù)，反而最能經(jīng)受歲月的洗禮。

2018年為了節(jié)省電力，工程師被迫關(guān)閉了旅行者號(hào)宇宙射線子系統(tǒng)的加熱器，那一瞬間，儀器溫度驟降70攝氏度，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)紅線，所有人都以為這個(gè)儀器必死無疑，結(jié)果它居然毫發(fā)無損，繼續(xù)傳回?cái)?shù)據(jù)。

這時(shí)候人們才意識(shí)到，當(dāng)年那些工程師的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不是為了“夠用”，而是為了“不朽”，他們用的元器件是航天級(jí)的，能承受劇烈溫差變化，這種在當(dāng)時(shí)被視為“過度設(shè)計(jì)”和“資源浪費(fèi)”的投入，最終讓旅行者號(hào)超越了時(shí)間的束縛。

如今旅行者1號(hào)依然在黑暗中前行，它的電池終將耗盡，大約在2030年代的某一天，它會(huì)發(fā)出最后一聲微弱的低語，然后陷入永恒的沉默，但由于沒有空氣阻力，它將帶著那張鍍金唱片，作為人類文明的無聲使者，繼續(xù)在銀河系中流浪億萬年。