維基百科

航海家1號

美國太空探測器

航海家1號（英語：Voyager 1）是美國國家航空暨太空總署（NASA）研製的一艘無人外太陽系太空探測器，重825.5kg，於1977年9月5日發射，部分功能截至目前依然正常運作，並持續與NASA的深空網路通訊。[3]它是有史以來距離地球最遠的人造飛行器，也是第一個離開太陽系的人造飛行器。受惠於幾次的引力加速，航海家1號的飛行速度比現有任何一個飛行器都要快些，這使得較它早兩星期發射的姊妹船航海家2號永遠都不會超越它。它的主要任務在1979年經過木星系統、1980年經過土星系統之後，結束於1980年11月20日。它也是第一個提供了木星、土星以及其衛星詳細相片的探測器。2012年8月25日，「航海家1號」成為第一個穿越太陽圈並進入星際媒介的宇宙飛船。截至2023年8月16日止，航海家1號正處於離太陽160.51 AU（2.40×1010 km）的位置[4]，是離地球最遠的人造物體。

航海家1號
藝術家描繪的航海家1號
任務類型探測外行星、太陽圈與星際物質
運營方NASA / JPL
國際衛星識別碼1977-084A[1]
衛星目錄序號10321[2]
網站voyager.jpl.nasa.gov
任務時長47年2個月又25天
行星環任務: 3年3個月零9天
星際任務: 43年11個月又16天 （持續中）
太空飛行器屬性
製造方噴射推進實驗室
發射品質825.5公斤（1,820磅）
功率420 W
任務開始
發射日期1977年9月5日
12時56分整 UTC
運載火箭泰坦3號E運載火箭
發射場卡納維爾角 LC-41
飛掠木星
最接近1979年3月5日
距離349,000 km（217,000 mi）
飛掠土星
最接近1980年11月12日
距離124,000 km（77,000 mi）
飛掠泰坦（大氣研究）
最接近1980年11月12日
距離6,490 km（4,030 mi）
直到 2020 年，星際探測器（英語：Interstellar probe）（正方形）和其他的天體（圓形）的日心位置，以及發射和飛越的日期。標記表示著每年1月1日的位置，每五年的時段則標記一次。

圖1是從黃道北極按比例觀察的；圖2到4則是20%比例的第三角投影（英語：Multiview orthographic projection）。

在SVG檔案中，將游標懸停在軌跡或軌道上以突出顯示它及其相關的發射以及飛越的相對位置。

航海家1號目前在沿雙曲線軌道（英語：Hyperbolic trajectory）飛行，並已經達到了第三宇宙速度。這意味著它的軌道再也不能引導太空飛行器飛返太陽系，與失聯的先鋒10號及已停止運作的先鋒11號一樣，成為了一艘星際太空飛行器。

航海家1號原先的主要目標，是探測木星與土星及其衛星與環。現在任務已變為探測太陽風頂，以及對太陽風進行粒子測量。兩艘航海家號探測器，都是以三塊放射性同位素熱電機作為動力來源。這些發電機目前已經大大超出了起先的設計壽命，一般認為它們在大約2030年代之前，仍然可提供足夠的電力令太空飛行器能夠繼續與地球聯絡。鈽核電池能夠保證航海家號上搭載的科學儀器繼續工作至2025年。預計2036年，訊號傳輸的電力將消耗殆盡。[5]一旦電池耗盡，航海家1號仍將繼續向銀河系中心前進，但無法再向地球發回資料。

2023年12月12日起，航海家1號的主記憶體單元出現故障，僅能重複傳送相同的資料[6]，於2024年4月20日修復[7]。

計劃背景

主條目：航海家計劃

在20世紀60年代，NASA提出「行星之旅計劃（英語：Grand Tour program）」（Planetary Grand Tour），研議發射一對探測器飛越所有的外行星，並計劃於70年代開始著手進行。[8] 先鋒10號搜集到的資料讓科學家對木星磁場有更進一步的了解，幫助工程師設計更佳的探測器，以更有效地應對木星周圍強烈的輻射環境。[9]但由於預算過高，行星之旅計劃便遭取消。

航海家1號原本被當成水手號計劃的一部分，並被命名為「水手11號」，但是後來由於預算遭到削減，NASA便成立一個獨立的計劃，稱為「木星—土星水手計劃」，並同時將此計劃作為行星之旅計劃的縮小版本。後來，由於天文學家認為該探測器的設計已經大幅超過原先水手號計劃的探測器，值得獲得獨立的新名稱，因此將計劃改稱為「航海家計劃」（Voyager program）。[10]

構造

航海家1號是由噴氣推進實驗室建造的，[11][12][13]其配有「姿態調節控制子系統」（ACS），包含16個聯氨推進器、三軸穩定陀螺儀，以及將探測器的無線電天線指向地球的儀器。該系統還包括了大多數儀器的冗餘單元和8個備用推進器。航海家1號還擁有11個科學儀器，用於研究如行星等在太空中飛行時可能會遭遇的天體。[14]

通訊系統

 
用於航海家號的直徑3.7米（12英尺）高增益卡塞格林天線

航海家1號的無線電通訊系統被設計用來達到並超越太陽系的極限。該通訊系統包括一個直徑3.7米（12英尺）的高增益卡塞格林天線，通過地球上的三個深空網路站傳送和接收無線電波。[15]航海家1號通常以2.3 GHz或8.4 GHz的頻率在深空網路通道18中傳輸資料，而從地球到航海家1號的訊號則以2.1 GHz傳送。[16]

當航海家1號無法與地球直接通訊時，它的數位磁帶記錄器（DTR）可以記錄大約67MB的資料，以便在另一個時間傳輸。[17]截至2021年，航海家1號發出的訊號需要超過21小時才能到達地球。[4]

電池

航海家1號在吊杆上安裝了三個放射性同位素熱電機（RTG）（以下會簡稱為RTG）。 每個MHW-RTG包含24個壓制的鈽-238氧化物球體。[18] RTG在航海家1號剛發射時能夠產生大約470W的電力，其餘的則作為餘熱消散。[19] 由於燃料87.7年的半衰期和熱電偶的退化，RTG的電力輸出會隨著時間的推移而下降，但該船的RTG能繼續讓船上的部份裝置持續執行至2025年。[14][18]

  •  
    RTG燃料容器示意圖，繪出了鈽-238氧化物球體
  •  
    RTG外殼示意圖，顯示了發電矽鍺熱電偶
  •  
    RTG裝置的模型

截至2024年11月30日，航海家1號還有68.84％的鈽-238燃料（與剛發射時相比）。至2050年，約將剩餘56.5％的燃料。

電腦

與其他機載儀器不同的是，航海家1號的可見光相機不是自動操作的，而是由其中一個機載電腦「飛行資料子系統」（FDS）中的成像參數列控制。自20世紀90年代以來，太空探測器通常都裝備完全自動操作的相機。[20]

「電腦指令子系統」（CCS）負責控制攝錄影機。CCS包含了固定的電腦程式，如命令解碼、故障檢測和校正程式、天線指向程式和太空飛行器排序程式。這台電腦是上世紀70年代海盜號軌道飛行器使用的改良版。[21]航海家中兩個客製化的CCS子系統的硬體是完全相同的，只是在軟體上做了小的修改：其中一個有科學子系統，而另一個沒有。

「姿態調節控制子系統」（ACS）控制太空飛行器的方向（姿態）。ACS使高增益天線指向地球，控制姿態變化，並對掃描平台進行定位。兩個航海家的客製化ACS系統都是一樣的。[22][23]

科學儀器

儀器名稱 縮寫 概要
影像科學系統
Imaging Science System
(停止運作) 		(ISS) 利用雙攝像鏡頭系統（窄角/廣角）來提供木星、土星和其他物體的圖像。 更多資訊 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
濾鏡
窄角鏡頭濾鏡[24]
名稱 波長 頻譜 靈敏度
無色 280–640 nm
 
UV 280–370 nm
 
紫光 350–450 nm
 
藍光 430–530 nm
 
' '
 
 '
綠光 530–640 nm
 
' '
 
 '
橙光 590–640 nm
 
' '
 
 '
廣角鏡頭濾鏡[25]
名稱 波長 頻譜 靈敏度
無色 280–640 nm
 
' '
 
 '
紫光 350–450 nm
 
藍光 430–530 nm
 
CH4-U 536–546 nm
 
綠光 530–640 nm
 
Na-D 588–590 nm
 
橙光 590–640 nm
 
CH4-JST 614–624 nm
 
  • 首席研究員： 布拉德福德·史密斯 / 亞利桑那大學（PDS/PRN網站）
  • 資料： PDS/PDI資料目錄、PDS/PRN資料目錄
無線電科學系統
Radio Science System
(停止運作) 		(RSS) 利用航海家太空飛行器的電信系統來確定行星和衛星的物理特性（電離層、大氣、品質、重力場、密度）以及土星環中物質的數量、尺寸分布以及環本身的尺寸。 更多資訊 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  • 首席研究員：G. 泰勒 / 史丹佛大學（PDS/PRN概述）
  • 資料：PDS/PPI資料目錄、PDS/PRN資料目錄 （VG_2803）、NSSDC資料存檔
紅外干涉儀及光譜儀
Infrared Interferometer Spectrometer
(停止運作) 		(IRIS) 調查星體全球和局部的能量平衡和大氣組成。取得行星和衛星的垂直溫度分布、組成與熱性質，以及土星環中的粒子大小。 更多資訊 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  • 首席研究員： 魯道夫·哈內爾 / NASA戈達德太空飛行中心（PDS/PRN網站）
  • 資料： PDS/PRN資料目錄、PDS/PRN擴充資料目錄 （VGIRIS_0001，VGIRIS_002）、NSSDC Jupiter資料存檔
紫外光譜儀
Ultraviolet Spectrometer
(停止運作) 		(UVS) 用於測量大氣特性及測量輻射。 更多資訊 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  • 首席研究員： A. 布羅德富特 / 南加州大學 （PDS/PRN網站）
  • 資料： PDS/PRN資料目錄
三軸磁通門磁強計
Triaxial Fluxgate Magnetometer
(運作中) 		(MAG) 調查木星和土星的磁場，太陽風與這些行星的磁球的相互作用，以及行星際空間的磁場到太陽風和星際空間的磁場之間的邊界。 更多資訊 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  • 首席研究員： 諾曼·F·尼斯 / NASA戈達德太空飛行中心（網站）
  • 資料： PDS/PPI資料目錄、NSSDC 資料存檔
電漿光譜儀
Plasma Spectrometer
(部分運作) 		(PLS) 研究電漿體離的微觀特性，並測量研究能量範圍從5eV到1keV間的電子。 更多資訊 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  • 首席研究員： 約翰理查森 / MIT (website)
  • 資料： PDS/PPI資料目錄、NSSDC 資料存檔
低能帶電粒子儀
Low Energy Charged Particle Instrument
(運作中) 		(LECP) 測量離子，電子的能量通量和角度分布差異以及能量離子組成的差異。 更多資訊 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  • 首席研究員： 斯塔瑪提奧·克里明吉斯 / JHU / APL / 馬里蘭大學（JHU/APL網站 / UMD網站 / KU網站）
  • 資料： UMD資料、PDS/PPI資料目錄、NSSDC資料存檔
宇宙射線系統
Cosmic Ray System
(運作中) 		(CRS) 用來查明宇宙射線的起源和加速過程、歷史以及動力貢獻、在宇宙射線源中元素的核合成、宇宙射線在行星際媒介中的行為以及被擷取的行星高能粒子中的環境。 更多資訊 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  • 首席研究員： 愛德華·C·斯通 / Caltech / NASA戈達德太空飛行中心（網站）
  • 資料： PDS/PPI資料目錄、 NSSDC資料存檔
行星無線電天文調查系統
Planetary Radio Astronomy Investigation
(停止運作) 		(PRA) 利用掃頻無線電接收機研究來自木星和土星的無線電發射訊號。 更多資訊 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  • 首席研究員： 詹姆士沃里克 / 科羅拉多大學
  • 資料： PDS/PPI資料目錄, NSSDC資料存檔
偏振計系統
Polarimeter|Photopolarimeter System
(部分運作) 		(PPS) 利用帶有偏振器的望遠鏡收集關於木星和土星的表面結構、組成、大氣散射特性和密度的資訊。 更多資訊 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  • 首席研究員： 亞瑟連恩 / 噴氣推進實驗室 （PDS/PRN網站）
  • 資料： PDS/PRN資料目錄
電漿波系統
Plasma Wave System
(運作中) 		(PWS) 對木星和土星的電子密度分布圖以及局域波粒子相互作用的基本資訊提供連續、無鞘的測量，有助於研究磁層。 更多資訊 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  • 首席研究員： 唐納德古尼特 / 愛荷華大學（網站）
  • 資料： PDS/PPI資料目錄
圖集
  維基共享資源上的相關多媒體資源：the Voyager spacecraft

任務概要

航海家1號最初計劃屬於美國水手號計劃的一部分，它的設計利用了屬於當時的新技術引力加速。幸運的是，這次任務剛巧碰上了176年一遇的行星幾何排列。太空飛行器只需要少量燃料以作航道修正，其餘時間可以藉助各個行星的引力加速，以一艘太空飛行器就能造訪太陽系裡的四顆氣體巨行星：木星、土星、天王星及海王星。兩艘姊妹船航海家1號及2號就是為了這次機會而設計，它們的發射時間是被計算過以便儘量充分利用這次機會。亦拜這次機會所賜，兩艘太空飛行器只需要用上12年的時間就能造訪四個行星，而非一般的30年時間。

時間表

 
航海家1號從地球上發射後的軌跡。它在1981年於土星的位置與黃道分道揚鑣，轉往蛇夫座方向前進至今。
日期 事件
1977-09-05 12:56:00 UTC 太空飛行器發射升空。
1977-12-10 進入主小行星帶。
1977-12-19 超越航海家2號。(示意圖)
1978-09-08 離開主小行星帶。
1979-01-06 開始木星觀測階段。
1980-08-22 開始土星觀測階段。
1980-12-14 延伸任務開始。
延伸任務
1990-02-14 航海家1號拍攝了整個航海家計劃中最後一張相片太陽系全家福。
1998-02-17 航海家1號超越先鋒10號，成為距離太陽最遙遠的太空飛行器，距離地球約69.419 AU。 航海家一號每年以超過1 AU的速度離開太陽，比先鋒10號還要快。
2004-12-17 於距地球94 AU處通過終端震波並進入了日鞘。
2007-02-02 終止了電漿子系統運作。
2007-04-11 終止了電漿子系統的加熱器。
2008-01-16 終止了行星無線電天文實驗運作。
2012-08-25 於距地球121 AU處越過太陽圈，進入星際空間。
2014-07-07 進一步確認該探測器已抵達星際空間。
2016-04-19 終止了紫外光譜儀運作。
2017-11-28 「軌跡修正機動」(TCM) 推進器自1980年11月以來首次使用進行了測試[26]。
2022-07-14 「航海家1號」已到達距地球的距離為 23.381 × 109 km（14.528 × 109 mi；156.29 AU），距太陽的距離為 23.483 × 109 km（14.592 × 109 mi；156.97 AU） [27]。
2023-12-12 機載電腦出現問題，導致其無法將可用資料傳回地球[28]。
2024-04-20 以失去3%的儲存為代價恢復正常通訊[7]

發射和軌跡

航海家1號在1977年9月5日於佛羅里達州的卡納維爾角，被搭載在一枚泰坦3號E半人馬座火箭上發射升空。剛好於航海家2號在1977年8月20日的發射兩個星期之後不久。雖然航海家1號發射較晚，1號卻被發射進入更短的軌跡之中，讓它又比2號更早到達木星[29]和土星.[30]。

最初，因為在泰坦3號E火箭燃燒過程的第二階段裡出現了約一秒鐘的燃燒不足，使地面的工作人員曾擔心會使太空飛行器因此而不能到達木星。後來幸好證實了在泰坦三E運載火箭的上層仍有足夠的燃料燃燒。

  •  
    由泰坦3號E半人馬座火箭發射升空的航海家1號
  •  
    「航海家1號」的主要任務的軌跡。
  •  
    「航海家1號」從1977年9月到1981年12月31日的軌跡動畫
       「航海家1號」  ·   地球 ·   木星 ·   土星 ·   太陽

拜訪木星

 
「航海家1號」圍繞木星執行的軌跡動畫
  「航海家1號」 ·   木星  ·   木衛一  ·   木衛二 ·   木衛三 ·   木衛四
主條目：木星探測

航海家1號發射後，首次在1979年1月開始對木星進行拍攝。1979年的3月5日，航海家1號飛行至距離木星中心349,000公里（217,000英里）的最近點[29]。由於在如此近距離掠過，以及更佳的相機解析度，太空飛行器在48小時的近距離飛行時間中，得以對木星的衛星、環、磁場以及輻射帶作深入瞭解及高解析度拍攝。整個拍攝過程最終於1979年4月完成[31]。

木衛一上持續的火山活動的發現可能是最大的驚喜。 這是第一次在太陽系的另一個天體上發現活火山。木衛一上的活動似乎影響了整個木星系統。 木衛一似乎是木星磁層中物質的主要來源——木星磁層是圍繞木星的空間區域，受到木星強磁場的影響。 在木星的磁層的外緣檢測到硫、氧和鈉，它們顯然是由木衛一的火山噴發並通過高能粒子的撞擊從表面濺射出來的[29]。

兩艘太空飛行器對木星及其衛星作出了不少重要發現，像是它的衛星、輻射帶以及發現木星竟有前所未見的行星環。最令人驚訝的是在木衛一上發現了火山活動。這個發現是在地球上從未觀察到的，就連先鋒10號及11號也並未觀察到。

  維基共享資源上的相關多媒體資源：the Voyager 1 Jupiter encounter

拜訪土星

 
「航海家1號」圍繞土星軌跡的動畫
   「航海家1號」 ·   土星 ·   土衛一 ·   土衛二 ·   土衛三 ·   土衛五 ·   土衛六
主條目：土星探測

「航海家1號」在順利地藉助了木星的引力後，太空飛行器朝土星的方向進發。航海家1號於1980年11月掠過土星，於11月12日飛行至距離土星最高雲層124,000公里（77,000英里）以內的位置。太空飛行器探測到土星環的複雜結構，並且對土衛六上的大氣層進行了觀測。

航海家1號發現，土星上層大氣的大約百分之七是氦氣（相比之下，氦氣占木星大氣的百分之十一），而其餘的幾乎都是氫。由於預計土星的內部氦豐度與木星和太陽的氦豐度相同，因此高層大氣中較低的氦豐度可能意味著較重的氦可能會緩慢地通過土星的氫下沉。這可能解釋了土星輻射出的多餘熱量超過了從太陽接收到的能量。土星上的風速很高。在赤道附近，航海家號測得的風速約為500 m/s（1,100 mph）。風向主要為東風。

航海家1號在中緯度地區多大氣中發現了類似於極光的氫紫外線輻射，並在極地緯度（65度以上）地區發現了極光。高水平的極光活動可能導致形成複雜的烴分子，這些分子被運往赤道。目前，土星上僅在陽光照射的地區出現的中緯度極光仍然是一個謎題，因為已知會在地球上引起極光的電子和離子轟擊主要發生在高緯度地區。航海家1號測得土星的自轉週期（土星日的長度）為10小時39分24秒。

航海家1號的任務包括飛越土星最大的衛星土衛六（泰坦），據稱它具有大氣層。先鋒11號在1979年拍攝的相片表明，土衛六的大氣濃度很高而且很複雜，進一步增加了人們的興趣。飛越土衛六是在飛船進入土星系統時發生的。 航海家對大氣對太陽光的影響的測量以及對探測器對無線電訊號的影響的地基測量被用於確定大氣的成分，密度和壓力。土衛六的品質也通過觀察其對探針軌跡的影響來測量。濃密的大氣阻止了對表面的任何肉眼觀察，但是對大氣成分，溫度和壓力的測量使得人們推測表面上可能存在液態碳氫化合物色淀。

這次靠近土衛六的決定使太空飛行器受到了額外的引力影響，最終使太空飛行器飛過土星南極下方並離開了黃道，終止了它的行星探索任務。如果航海家1號飛躍失敗或未能成功觀測土衛六，航海家2號的軌跡將被改變以飛越土衛六，並放棄對天王星和海王星的訪問。

  維基共享資源上的相關多媒體資源：the Voyager 1 Saturn encounter

星際探索任務

在離開土星後，航海家1號被美國太空總署形容為進行星際探索任務。估計兩艘航海家太空飛行器上的電池，均能夠提供足夠電力至2020年代中葉或更久，以供船上一部份的儀器操作。

日球層頂

 
航海家1號正處於日鞘（Heliosheath）

由於航海家1號正向星際間的太空進發，船上的儀器將會繼續對太陽系進行研究。噴氣推進實驗室的科學家們正使用載於船上的電漿波實驗來驗證日球層頂的存在。

美國約翰·霍普金斯大學應用物理學實驗室的科學家們相信航海家1號於2003年2月已經進入了終端震波區域。但有些科學家在2003年11月6日的著名科學雜誌《自然》上表示質疑。而在2005年5月25日早上，在紐奧良舉行的美國地球物理學會（AGU）一個科學會議上，艾德·斯托恩博士呈上了航海家1號已於2004年12月離開了終端震波的證據"SH22A-01" 。由於船上的太陽風檢測器早於1990年停止運作，所以這次討論在數月後仍未得出結論，只好期待其他資料到手為止。最終，美國太空總署於2005年5月發布新聞稿，宣布大家已有共識航海家1號正處於日鞘。[32]

現時航海家1號顯然已完全進入日鞘，即介乎太陽系與星際物質之間的終端震波區域。如果航海家1號最終在離開日球層頂後仍能有效運作，科學家們將有機會首次量度到星際物質的實際情況。

現況

 
航海家1號結構
 
在2007年7月7日，先鋒號和航海家號的位置和追蹤。圖片指出了航海家2號比先鋒11號遠並且由於其-55度的偏角只能表示在圖片中的一個位置，而航海家1號則是因為太過於遙遠而只能表示在圖片中的另一個大略位置

航海家1號在2011年3月9日距離太陽大約116.406個天文單位（約10,816,616,569哩或是約0.00183光年）。以光速往來太空飛行器和地球間的無線電訊號大約耗時16.13個小時。航海家1號目前的相對速度是17.062公里/秒或61,452公里/每小時（約38,185哩/每小時）。每年約3.599天文單位，比姐妹號航海家2號快了10%。航海家1號在這樣的速度下，若朝著半人馬座比鄰星的方向前進，將花上7萬3千6百年才會抵達。

航海家1號在2011年3月9日的位置在赤經17.184時、赤緯12.14°，並且在黃道34.9°緯度位置，從地球上觀測來看它是朝向蛇夫座前進。美國太空總署每天持續用深空網路對航海家1號做追蹤。這個網路會以航海家1號的無線電訊號來測量高度和方位角，並且也會測量地球與航海家1號之間的距離。

航海家1號並沒有朝向任何特定的星座前進，但是在約4萬年後它會以1.6光年的距離經過蛇夫座的AC+79 3888恆星。這個恆星大體上來講正以每秒119公里的速度朝向我們的太陽系移動。

德國AMSAT（業餘無線電衛星通訊組織）在2006年3月31日追蹤並接收到來自航海家1號的資料，他們於波鴻使用了一台20米的碟型天線配合長觀測時間技術。那些資料其後與深空網路位於西班牙馬德里的觀測站取得的資料進行了校對及驗證（AMSAT-DL的德語檔案、ARRL的英語檔案 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館））。相信這是首次對航海家有這樣的追蹤。

天文學家在2010年12月13日證實航海家1號通過太陽風的盡頭，天文學家懷疑是由於星際風反向吹入太陽圈而使太陽風偏向另一邊。太陽風偵測讀數自2010年6月起一直保持在0，提供了關鍵證據。子午線（南北向）的太陽風，也就是天文學家懷疑太陽風速度增加的地方並不能推斷航海家1號的目前位置。航海家1號在這一天距離太陽大約173億公里。

2012年6月14日，科學家通過分析來自航海家1號的資料得出結論：第一艘人類製造的星際飛行器正位於太陽系邊緣，即將飛往星際空間。[3]航海家1號預計在2015年11月19日將飛行至距離太陽133.15個天文單位。

2012年6月17日，NASA公布，經過35年的飛行，航海家1號已經離開太陽系，成為首個離開太陽系的人造物體。根據NASA的說法，證據如下：首先，「航海家1號」上攜帶了兩個高能望遠鏡，在過去3年裡，它們接收到了越來越多的宇宙射線。而且，從今年5月開始，這一資料急劇上升。其次，探測器還能感測到一種來自太陽的高能粒子，但是，近期這些粒子的數量也在不斷下降。基於這些資料，美國太空總署參與「航海家」專案的科學家埃德·斯通說：「人類向星際空間派出的首個使者已在太陽系邊緣。而它一旦進入星際空間，就將需要4萬年的時間才能抵達下一個行星系。

2012年9月9日，距離地球約一百一十億英里，以每秒八英里的速度飛行，位處太陽系的邊緣位置，探測器目前依靠放射性同位素熱電機發電，系統最低限度運作至2020年。科學家表示，當探測器遇到三個情況，就可確定探測器已飛出太陽系，進入恆星際空間，包括來自太陽的太陽風風力急跌、宇宙射線水平飆升，及包圍探測器的磁場轉變。之後，科學家會將探測器調校至「節能模式」，讓探測器能運作多個世紀。

2013年9月12日，NASA確認，「航海家1號」探測器已經離開太陽系。NASA的發言人表示：「航海家號已經到達了從來沒有探測器到達過的空間，這是人類的科學發展史上的里程碑。」一系列相關資料證明了航海家號已經脫離了包裹著太陽系的由熾熱而活躍的粒子組成的太陽圈頂層，進入了寒冷黑暗的恆星際空間。歷經39年的旅行，離地球約206億公里，終於成為第一個離開太陽系的人造物體。[33]

2017年12月2日，時隔37年航海家1號團隊的科學家與工程師對其發出了指令，命令它4個軌道修正推進器再次點火，以判斷飛行器的方向定位能力，最終航海家1號做出正確的回應。這些軌道修正推進器用於幫助保持探針的天線指向地球，使得航海家1號能夠繼續向NASA傳輸資料約兩到三年。[34][35][36]

關於航海家1號的更新資料（或航海家2號、先鋒10號、先鋒11號和新視野號）會即時公布在太空飛行器離開太陽系 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）以及每周任務報告（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）。

航海家一號自2017年起不斷錄到來自星際空間、平穩持續的電漿波訊號，科學家相信有助了解星際空間的奧秘。[37]

2022年7月9日，美國無線電天文學家Wael Farah使用舊金山的艾倫望遠鏡陣的其中20個碟型天線並指向航海家1號的計算位置，捕獲並記錄到15分鐘的動態訊號頻譜，經與計算值比較後確認為航海家1號的訊號[38]。

2023年12月，航海家1號的飛行資料系統（Flight Data System，FDS）無法控制其遙測調變單元（telemetry modulation unit）子系統，導致探測器無法將科學數據傳送回地球，僅能重複傳送相同的資料。儘管曾嘗試重新啟動飛行資料系統，但仍無法解決該問題。此外，由於探測器與地球的距離超過150億英里（240億公里），使得命令到達探測器所需的時間約為22.5小時，該問題更加複雜。[28]NASA於2024年4月4日宣布，問題極可能出現在一件損壞的飛行資料系統主記憶體單元，推測起於此單元被高能粒子擊中。[39]工程師們通過於2024年4月18日將其代碼轉移到未損壞的元件，放棄3%的儲存，成功於2024年4月20日恢復正常通訊。[7]

未來

 
2013年2月21日所拍攝到的航海家1號無線電訊號圖像[40]

航海家1號預計將在大約300年內抵達理論中的歐特雲[41][42]，並得花上三萬年才能完全通過。[43][44][44]儘管它在四萬年內不會走向任何一顆特定的恆星，但它將會以1.6光年內的距離通過目前在鹿豹座中的恆星葛利斯445。[45] 這顆恆星正以119 km/s（430,000 km/h；270,000 mph）的速度朝太陽系移動中。[45]NASA說：「航海家註定——也許永遠——會漫遊在銀河系中。」[46]

假設航海家1號不與任何物體發生碰撞並且沒有被收回，新視野號將永遠不會通過它，儘管它從地球發射的速度比任何航海家太空飛行器都快。新視野號目前以大約15km/s的速度行駛，比航海家1號行程慢2km/s，並且仍在放緩。當新視野號抵達現在航海家1號相距太陽相同距離時，其速度將為13 km/s（8 mi/s）左右。[47]

由於鈽燃料源的放射性衰變，放射性同位素熱電機提供的電功率會持續地下降，下降的速率為每年約4.2W。由於可用的電功率持續下降，每隔一段時間必須關閉太空飛行器上的部分儀器，以確保剩下的儀器能繼續運作。

年份 因電力有限而停止操作的功能[48]
2007 停止電漿光譜儀（PLS）運作
2008 停止行星無線電天文實驗（PRA）
2016[49] 停止掃瞄平台及紫外光譜儀（UVS）觀測
大約2018 停止資料磁帶機（DTR）運作（由70 m/34 m天線陣接收1.4k位元速率資料的速率限制決定。這是磁帶機能夠讀取資料的最低速率。）
大約2019-2020 停止迴轉儀運作（原訂2017年，但是因使用了備用的推進器使得年限延長）
2020 開始關閉科學儀器（截至2010年10月18日，關閉順序仍然未定，但是低能帶電粒子系統（LECP）、宇宙射線子系統（CRS）、磁強計（MAG）和電漿波子系統（PWS）等儀器預計仍在執行）[50]
2025–2030 沒有足夠電力供應任何單一儀器

航海家唱片

主條目：航海家金唱片

航海家1號上攜帶了一張銅質磁碟唱片，內容包括用55種人類語言錄製的問候語和各類音樂，旨在向「外星人」表達人類的問候。唱片有12英寸厚，鍍金表面，內藏留聲機針。55種人類語言中包括了古代美索不達米亞阿卡得語等非常冷僻的語言，以及四種中國的語言（標準漢語、粵語、閩南語、吳語）。問候語為：「行星地球的孩子（向你們）問好」。唱片還包括了以下內容：

  • 時任聯合國秘書長庫爾特·瓦爾德海姆的問候。
  • 時任美國總統卡特的問候，內容是：「這是一份來自一個遙遠的小小世界的禮物。上面記載著我們的聲音、我們的科學、我們的影像、我們的音樂、我們的思想和感情。我們正努力生活過我們的時代，進入你們的時代。」
  • 一個90分鐘的聲樂集錦，主要包括地球自然界的各種聲音以及27首世界名曲，其中有中國古琴曲《流水》、莫扎特的《魔笛》和日本的尺八曲等。
  • 115幅影像，太陽系各行星的圖片、人類生殖器官圖像及說明等。

大眾文化

航海家1號在小說《Fate/Requiem》中以「Voyager」的職階登場，在故事中被描述以小王子的形象現世，寶具為「遙遠的藍色星球啊」（其英文與《暗淡藍點》的英文「Pale Blue Dot」相同）；以後在手機遊戲《Fate/Grand Order》中改編為以「Foreigner」的職階、但沿用相同寶具登場。

電影《星艦迷航記》，航海家1號被外星人截獲改造送回太陽系，造成地球毀滅危機。電影《後會無期》，航海家1號是阿呂的偶像。

參考文獻

  1. ^ Voyager 1. NSSDC Master Catalog. NASA/NSSDC. [2013-08-21]. （原始內容存檔於2017-01-20）. 
  2. ^ Voyager 1. N2YO. [2013-08-21]. （原始內容存檔於2021-03-17）. 
  3. ^ 3.0 3.1 Data From NASA's Voyager 1 Point to Interstellar Future. NASA. [2012-06-15]. （原始內容存檔於2021-03-17）. 
  4. ^ 4.0 4.1 Voyager - Mission Status. Jet Propulsion Laboratory. NASA. [January 2, 2018]. （原始內容存檔於2017-06-28）. 
  5. ^ “旅行者1号”：一趟永不回头的星际旅行. 新華網. 2013-09-22. （原始內容存檔於2013-10-01）. 
  6. ^ Paul, Andrew. Voyager 1 is sending back bad data, but NASA is on it. Popular Science. 2023-12-14 [2024-01-31]. （原始內容存檔於2024-01-16） （美國英語）. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 陳思佳, 时隔五个月，美国旅行者1号探测器恢复向地球发送数据, 觀察者網, [2024-04-24], （原始內容存檔於2024-04-24） 
  8. ^ 1960s. JPL. [2013-08-18]. （原始內容存檔於2012年12月8日）. 
  9. ^ The Pioneer missions. NASA. 2007 [2013-08-19]. （原始內容存檔於2011-06-29）. 
  10. ^ Mack, Pamela. Chapter 11. From engineering science to big science: The NACA and NASA Collier Trophy research project winners. History Office. [2017-09-26]. ISBN 978-0-16-049640-0. （原始內容存檔於2021-03-17）. 
  11. ^ Landau, Elizabeth. Voyager 1 becomes first human-made object to leave solar system. CNN (CNN). 2013-10-02 [2014-05-29]. （原始內容存檔於2021-03-17）. 
  12. ^ NASA Spacecraft Embarks on Historic Journey into Interstellar Space. NASA. 2013-09-12 [2014-05-29]. （原始內容存檔於2015-08-21）. NASA的「航海家1號」飛船正式成為第一個進入星際空間的人造物體。 
  13. ^ Viking: Trailblazer for All Mars Research. NASA. 2006-06-22 [2014-05-29]. （原始內容存檔於2021-03-17）. 所有這些任務都依賴於維京計劃中的科技。就像1976年的維京計劃團隊所做的那樣，火星繼續保持著一種特殊的魅力。多虧了美國國家航空暨太空總署(NASA)工作人員的無私奉獻，過去我們認為神秘的火星正變得更加熟悉。 
  14. ^ 14.0 14.1 VOYAGER 1:Host Information. JPL. 1989 [2015-04-29]. （原始內容存檔於2017-06-15）. 
  15. ^ High Gain Antenna. JPL. [2013-08-18]. （原始內容存檔於2017-01-08）. 
  16. ^ Ludwig, Roger; Taylor, Jim. Voyager Telecommunications (PDF). DESCANSO Design and Performance Summary Series. NASA/JPL. March 2002 [2013-09-16]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-03-18）. 
  17. ^ NASA News Press Kit 77–136. JPL/NASA. [2014-12-15]. （原始內容存檔於2019-05-29）. 
  18. ^ 18.0 18.1 Furlong, Richard R.; Wahlquist, Earl J. U.S. space missions using radioisotope power systems (PDF). Nuclear News. 1999, 42 (4): 26–34 [2018-02-19]. （原始內容存檔 (PDF)於2018-10-16）. 
  19. ^ Spacecraft Lifetime. JPL. [2013-08-19]. （原始內容存檔於2017-03-01）. 
  20. ^ pds-rings. [2015-05-23]. （原始內容存檔於2021-03-17）. 
  21. ^ Tomayko, James. Computers in Spaceflight: The NASA Experience. NASA. April 1987 [2010-02-06]. （原始內容存檔於2021-01-17）. 
  22. ^ au.af. [2015-05-23]. （原始內容存檔於2015-10-16）. 
  23. ^ airandspace. [2015-05-23]. （原始內容存檔於2016-04-06）. 
  24. ^ Voyager 1 Narrow Angle Camera Description. NASA. [2011-01-17]. （原始內容存檔於2018-08-06）. 
  25. ^ Voyager 1 Wide Angle Camera Description. NASA. [2011-01-17]. （原始內容存檔於2021-03-17）. 
  26. ^ Greicius, Tony. Voyager 1 Fires Up Thrusters After 37 Years. NASA. 2017-12-01 [2017-12-13]. （原始內容存檔於2021-02-19） （英語）. 
  27. ^ According to the Jet Propulsion Laboratory (JPL) status page [1] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  28. ^ 28.0 28.1 Engineers Working to Resolve Issue With Voyager 1 Computer – The Sun Spot. blogs.nasa.gov. 2023-12-12 [2024-01-31]. （原始內容存檔於2024-01-16） （美國英語）. 
  29. ^ 29.0 29.1 29.2 Encounter with Jupiter. NASA. [2013-08-18]. （原始內容存檔於2013-09-16）. 
  30. ^ Planetary voyage. NASA. [2013-08-18]. （原始內容存檔於2013-08-26）. 
  31. ^ Voyager - Images Voyager took of Jupiter. voyager.jpl.nasa.gov. [2020-12-23]. （原始內容存檔於2020-12-05） （英語）. 
  32. ^ NASA - Voyager Enters Solar System's Final Frontier. [2007-05-17]. （原始內容存檔於2015-05-27）. 
  33. ^ 美宇航局確認航海家1號飛出太陽風影響範圍 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），亞太日報，2013年9月13日
  34. ^ 旅行者 1 号轨道修正推进器在 37 年后再次点火. Solidot. [2017-12-02]. （原始內容存檔於2021-03-17）. 
  35. ^ The Irish Times. (Dec. 4, 2017). "Voyager 1 spacecraft thrusters fire up after decades idle", Accessed at: https://www.irishtimes.com/news/science/voyager-1-spacecraft-thrusters-fire-up-after-decades-idle-1.3315654 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  36. ^ NASA. (Dec. 2, 2017). "Voyager 1 Fires Up Thrusters After 37 Years", Accessed at: https://www.nasa.gov/feature/jpl/voyager-1-fires-up-thrusters-after-37 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  37. ^ 航行者一號持續錄得單調聲音數據　助了解星際空間奧秘. 立場新聞. [2021-05-11]. （原始內容存檔於2021-06-24）. 
  38. ^ Detecting Voyager 1 with the ATA. SETI Institute. 2022-08-24 [2022-08-28]. （原始內容存檔於2022-08-29）. 
  39. ^ Clark, Stephen, NASA knows what knocked Voyager 1 offline, but it will take a while to fix [NASA知曉航海家1號下線之起因，不過需要花一些時間來修復], Ars Technica, 2024-04-06 [2024-04-24], （原始內容存檔於2024-04-06） （美國英語） 
  40. ^ Voyager Signal Spotted By Earth Radio Telescopes. NASA (NASA TV). 2013-09-05 [2015-05-20]. （原始內容存檔於2021-03-12）. 
  41. ^ Catalog Page for PIA17046. Photo Journal. NASA. [2014-04-27]. （原始內容存檔於2019-05-24）. 
  42. ^ It's Official: Voyager 1 Is Now In Interstellar Space. UniverseToday. [2014-04-27]. （原始內容存檔於2021-01-13）. 
  43. ^ Ghose, Tia. Voyager 1 Really Is in Interstellar Space: How NASA Knows. Space.com. TechMedia Network. 2013-09-13 [2013-09-14]. （原始內容存檔於2021-02-02）. 
  44. ^ 44.0 44.1 Cook, J.-R. How Do We Know When Voyager Reaches Interstellar Space?. NASA / Jet Propulsion Lab. 2013-09-12 [2013-09-15]. （原始內容存檔於2013-09-15）. 
  45. ^ 45.0 45.1 Voyager – Mission – Interstellar Mission. NASA. 2010-08-09 [2011-03-17]. （原始內容存檔於2011-08-17）. 
  46. ^ Future. NASA. [2013-10-13]. （原始內容存檔於2011-08-17）. 
  47. ^ New Horizons Salutes Voyager. New Horizons. 2006-08-17 [2009-11-03]. （原始內容存檔於2011年3月9日）. 
  48. ^ Voyger: Spacecraft Lifetime. Jet Propulsion Laboratory. NASA. 2015-03-03 [2015-05-20]. （原始內容存檔於2017-03-01）. 
  49. ^ 存档副本. [2018-02-19]. （原始內容存檔於2019-11-05）. 
  50. ^ Voyager – Spacecraft – Spacecraft Lifetime. NASA Jet Propulsion Laboratory. 2010-10-18 [2011-09-30]. （原始內容存檔於2017-03-01）. shutdown order has not been determined 


參閲

外部連結

 
維基共享資源上的相關多媒體資源：航海家1號

NASA官方網站

其他介紹網頁

取自「https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=旅行者1号&oldid=84349193」