為延長“旅行者1號(hào)”壽命 NASA再關(guān)一臺(tái)科學(xué)儀器

美國東部時(shí)間4月17日，美國國家航空航天局（NASA）位于南加州的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室工程團(tuán)隊(duì)向深空探測器“旅行者1號(hào)”發(fā)送指令，關(guān)閉其上的一臺(tái)名為“低能帶電粒子實(shí)驗(yàn)”（LECP）的科學(xué)儀器，以在探測器電力日益緊張的情況下延長這艘人類首個(gè)恒星際探測器的工作壽命。

LECP自1977年“旅行者1號(hào)”升空以來幾乎持續(xù)運(yùn)行，至今已接近49年，通過觀測來自太陽系及銀河系的低能帶電粒子，包括離子、電子以及宇宙射線，獲取了大量科學(xué)數(shù)據(jù)。這臺(tái)儀器幫助科學(xué)家描繪出日球?qū)又庑请H介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，探測到星際空間中不同粒子密度和壓力前沿區(qū)域的分布情況，目前只有“旅行者”雙星探測器距離地球足夠遙遠(yuǎn)，能夠在這一獨(dú)特的空間環(huán)境中提供相關(guān)信息。

與“旅行者2號(hào)”一樣，“旅行者1號(hào)”依靠放射性同位素?zé)犭姍C(jī)供電，這種裝置通過钚衰變釋放的熱量發(fā)電，但兩艘探測器每年大約損失4瓦可用功率。在接近半個(gè)世紀(jì)的飛行之后，電力冗余已趨于極限，任務(wù)團(tuán)隊(duì)不得不通過依次關(guān)閉加熱器及部分科學(xué)儀器來節(jié)省能源，同時(shí)又要確保探測器不會(huì)因過冷而導(dǎo)致燃料管線凍結(jié)。

今年2月27日，“旅行者1號(hào)”按計(jì)劃進(jìn)行了一次姿態(tài)翻滾機(jī)動(dòng)，但在過程中功率水平出現(xiàn)意外下降。工程師們意識(shí)到，若電力再度下滑，可能觸發(fā)飛行器的欠壓故障保護(hù)系統(tǒng)，自動(dòng)關(guān)閉部分組件以自保，隨后還需要地面團(tuán)隊(duì)進(jìn)行復(fù)雜而耗時(shí)的恢復(fù)操作，且這一過程本身也存在風(fēng)險(xiǎn)。因此，團(tuán)隊(duì)選擇先發(fā)制人，主動(dòng)采取措施。

“沒有人愿意關(guān)閉一臺(tái)科學(xué)儀器，但在當(dāng)前條件下，這是我們能做出的最佳選擇。”噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室“旅行者”項(xiàng)目經(jīng)理卡里姆·巴達(dá)魯丁表示。他指出，“旅行者1號(hào)”仍有兩臺(tái)科學(xué)儀器在正常工作——一臺(tái)用于“聆聽”等離子體波動(dòng)，另一臺(tái)用于測量磁場，這兩臺(tái)設(shè)備持續(xù)從人類從未親自造訪過的深空區(qū)域發(fā)回?cái)?shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是盡可能長時(shí)間維持兩艘“旅行者”探測器的運(yùn)行。

事實(shí)上，這次關(guān)閉LECP的決定并非臨時(shí)起意，而是早已寫入任務(wù)的“遠(yuǎn)程規(guī)劃”。幾年前，科學(xué)和工程團(tuán)隊(duì)便就未來逐步關(guān)停各項(xiàng)設(shè)備的順序達(dá)成共識(shí)，以在電力不斷衰減的前提下盡可能延續(xù)任務(wù)的科學(xué)價(jià)值。每艘探測器最初都搭載了10套相同的科學(xué)儀器，其中已有7套先后關(guān)閉，如今輪到“旅行者1號(hào)”上的LECP被關(guān)停，而“旅行者2號(hào)”上的同類儀器已于2025年3月關(guān)閉。

由于“旅行者1號(hào)”目前距離地球超過150億英里（約250億公里），從地面發(fā)出的指令需要大約23小時(shí)才能傳到探測器，執(zhí)行關(guān)閉流程本身還要持續(xù)約3小時(shí)15分鐘。值得注意的是，LECP系統(tǒng)中有一臺(tái)用于讓傳感器旋轉(zhuǎn)掃描全天空的小型電機(jī)將繼續(xù)保持工作，它只消耗約0.5瓦功率，保留這一部件有助于在未來若能再“擠出”一點(diǎn)電力時(shí)，為重新啟用該儀器保留可能性。

工程師們估算，此次關(guān)閉LECP可為“旅行者1號(hào)”爭取約一年的“喘息空間”。團(tuán)隊(duì)計(jì)劃利用這段時(shí)間，為兩艘探測器籌劃并實(shí)施一項(xiàng)更具雄心的節(jié)能方案，內(nèi)部稱之為“大爆炸”（Big Bang）。這一做法的設(shè)想是一次性調(diào)整一整組用電設(shè)備，通過關(guān)停部分裝置、以低功耗組件替代部分功能，在維持探測器內(nèi)部溫度的同時(shí)，繼續(xù)支持科學(xué)觀測。

按照計(jì)劃，“大爆炸”方案將首先在電力略為寬裕且距離地球更近的“旅行者2號(hào)”上實(shí)施，作為相對安全的試驗(yàn)對象。相關(guān)測試目前定于2026年5月至6月進(jìn)行，如果進(jìn)展順利，團(tuán)隊(duì)將最早于7月在“旅行者1號(hào)”上嘗試同樣的操作。若一切按預(yù)期運(yùn)作，未來仍存在讓“旅行者1號(hào)”上的LECP重新開機(jī)的希望。