旅行者号的精华：人类历史上运行时间最长的太空任务

当 NASA 于 1977 年夏天发射旅行者 1 号和旅行者 2 号时，其工程师为这些航天器设定了特定的任务。最初，航天局的任务是近距离研究木星和土星。它们将收集关于磁场、太阳影响、土星环、几个大卫星的数据，并传回大量精彩的图像。为了完成这一切，工程师为它们设计了（在 20 世纪 70 年代算慷慨的）五年寿命。

在木星和土星，任务取得了远超其最初目标的成就。随后传来了重磅消息：通过精心调整旅行者 2 号的飞行路径，可以实现对天王星和海王星的飞掠。

这两颗行星的加入构成了“大旅行”。预计的寿命延长至 12 年，直到 1989 年 8 月 24 日的海王星遭遇。而这一天，也成为了早期历史的一部分。截至 2018 年，两艘旅行者号都已完成了它们运营的第四个十年——而且它们没有任何停止的迹象。

Voyager-Grand-Tour — (图片来源：Roen Kelly)
Roen Kelly

接连不断的惊喜

旅行者号航天器进行的发现足以填满一本杂志——我们也是在 2017 年 10 月的期刊中这样做的——但大多数科学家认为以下是排名前 10 的发现。

Voyager 1 Jupiter — 当旅行者 1 号飞掠木卫一时，它从 340,000 英里（490,000 公里）外捕捉到了木卫一边缘一个活跃火山羽迹（左侧，蓝白色）的图像，该火山当时位于木卫一的边缘。底部靠近中心的深色心形特征显示的是火山 Pele 喷发产生的沉淀物。（图片来源：NASA/JPL/USGS）
NASA/JPL/USGS

1) 木星的卫星木卫一上的火山。这是重磅发现。在处理旅行者 1 号的图像时，导航工程师 Linda Morabito 在木卫一的边缘发现了一个特征。她最初认为是另一颗卫星，结果却发现是一个活跃火山的羽迹。行星地质学家随后了解到，木卫一的内部处于混乱状态：木星的引力根据卫星与行星的距离不同而对其施加不同的拉伸力。这种相互作用会因摩擦产生强烈的加热。其结果是，木卫一的火山活动是地球的 100 倍。

2) 木星动荡的大气层。在远距离观测了这颗巨行星的云带和大红斑三个世纪后，科学家通过旅行者 1 号首次近距离看到了它们。他们看到了几十个相互作用的飓风，有些大如行星。大红斑本身也显示出复杂活动的层次。它位于比周围云层高 5 英里（8 公里）处，延时电影证实了其逆时针旋转。

Great Red Spot — 大红斑是木星南半球一个旋转的反气旋。当旅行者 1 号拍摄这张漩涡云的近景照片时，大红斑的尺寸是地球的三倍半。（图片来源：NASA/Goddard Space Flight Center）
NASA/戈达德太空飞行中心

3) 木卫二内部是否有海洋？当两艘航天器飞掠木星的第四大卫星时，其冰壳显示出一系列令人眼花缭乱的交叉裂缝。计算表明，在冰层深处可能存在液态海洋。这种特征很可能是由于木卫二与木星之间的潮汐相互作用造成的。但木卫二的轨道比木卫一更接近圆形，因此内部加热不足以产生火山——仅仅足以融化大量的冰。

Europa Ocean — 1979 年 7 月 9 日，旅行者 2 号飞掠木卫二时，揭示了其表面没有山脉或陨石坑。它显示的主要特征是纵横交错的条纹网络。这些线条是当木星及其其他大卫星的潮汐力撕裂该卫星外层时，较暖的冰从中破裂出来的位置。（图片来源：NASA/JPL/Ted Stryk）
NASA/JPL/Ted Stryk

4) 木卫一环。旅行者 1 号发现了一个由木卫一喷发的电离硫和氧组成的厚环，这个环充斥着木星巨大的磁场。这些物质来源于木卫一的火山，其中一些火山极其强大，能够直接将物质喷射到太空中。

5) 土星的环结构。1980 年之前，天文学家只识别出土星不到六个环。但旅行者号的相机显示，每个环都有许多细分。此外，旅行者 1 号还发现，神秘的 F 环有两个小的“牧羊犬”卫星，潘多拉和普罗米修斯，它们的引力将 F 环维持在原位。

6) 土卫六的大气层。旅行者 1 号显示，土卫六拥有一个氮气大气层，其表面压力比地球大 45%。旅行者号的数据暗示（后来得到证实）这颗卫星可能经历甲烷和其他碳氢化合物的云层，并且从这些云层中降落的雨水会在表面形成液态甲烷湖。

7) 大黑斑。当旅行者 2 号接近海王星时，科学家们发现了一个巨大的黑暗特征。它被命名为大黑斑，研究人员无法解释在海王星从太阳接收到的能量如此之少的情况下，这样的风暴是如何形成的。进一步的研究表明，大黑斑以及自旅行者 2 号飞掠以来观察到的类似特征，是存在于行星上层大气中的空洞中的气旋。

8) 海王星的超音速风。在太阳系最遥远行星的大气中发现了最快的风速，这令人震惊。旅行者 2 号测量到海王星上方的风速高达 1,100 英里/小时（1,600 公里/小时）。由于该行星辐射出的能量是它从太阳接收到的能量的 2.6 倍，研究人员认为，海王星深处放射性元素的衰变为其提供了动力。

Voyager-Triton — 旅行者 2 号拍摄了海卫一（海王星最大的卫星）的彩色全局马赛克图像。它是太阳系中仅有的三个主要由氮气组成大气层的天体之一（另外两个是地球和土卫六）。但这颗卫星非常寒冷（-391 华氏度），大部分氮气已经凝结在地表形成霜。（图片来源：NASA/JPL/USGS）
NASA/JPL/USGS

9) 特里同上的喷泉。除了观察到海王星最大卫星稀薄大气中的云层和薄雾外，旅行者 2 号还发现了低温火山——也称为冰火山——的证据。这些位于卫星南极冰盖上的活跃喷泉，会将充满尘埃的氮气喷射到地表上方 5 英里（8 公里）处，其地表温度极低，只有 37 开尔文（-393 华氏度）。

10) 太阳系的边缘。旅行者号航天器在完成行星探测任务后并未停止工作。2014 年，旅行者 1 号越过了我们太阳系内一个称为日球层顶的重要边界。在这里，太阳风的强度不足以克服附近恒星发出的恒星风。早在 2004 年，旅行者 1 号就越过了另一个边界——弓形激波，在那里太阳风突然减速至亚音速。旅行者 2 号则于 2007 年紧随其后。当每艘航天器越过日球层顶时，它们的星际任务就开始了。

新地平线

截至 2018 年 2 月 8 日，旅行者 1 号和 2 号分别距离地球 131.6 亿英里（211.8 亿公里）和 109.1 亿英里（175.6 亿公里）。这两艘航天器仍在制造新闻。2011 年，旅行者 1 号进入了一个天文学家称为停滞区。在那里，在星际空间的边界，太阳风的强度较弱，但磁场测量值是其两倍。

旅行者 1 号正以每年约 3.2 亿英里（5.2 亿公里）的速度离开太阳系。与此同时，旅行者 2 号正以每年约 2.9 亿英里（4.7 亿公里）的速度离开。

两艘航天器继续研究恒星之间的紫外线源以及太阳影响与星际空间之间的边界。通信将一直维持，直到旅行者号的电源无法再支持关键子系统运行。