

图解:该海王星的照片拍摄于1989年8月25日,其时正处于旅行者2号最接近该行星不到五天时间。照片中显示了一“大黑点”,海王星大气层的一场风暴,以及伴随风暴而来的是明亮,湛蓝的云斑。图片来源:NASA/JPL-Caltech

图解:在气态海王星上拍摄到的卷云。
30年前,也就是1989年8月25日,美国宇航局(NASA)发射的“旅行者2号”探测器近距离飞越海王星,这是人类首次近距离观察太阳系第八颗行星。同时也是最后一次:从那以后再也没有别的人造飞船造访过海王星,这标志着“旅行者2号”探测器对太阳系四大行星木星、土星、天王星和海王星的伟大任务旅途的终点。

图解:在旅行者2号掠过三天后的海王星和海卫一
“‘旅行者’号行星项目确实是一个向公众展示科学的机会,我们每天都能学到一些新东西。”加州理工学院物教授理埃德·斯通(Ed Stone)说。自1975年以来,他一直是“旅行者”号项目的科学家。

图解:海卫八(Proteus)的黑暗表面.
“旅行者2号”发现海王星包裹着蓝绿色和深蓝色的云带,看起来像是木星和土星的蓝色调的兄弟,而蓝色表示甲烷的存在。就像木星的“大红斑”,其上巨大的暗灰色风暴被称为“大黑斑”。“旅行者2号”还发现了6个新的卫星和4个光环。在这次探测中,工程团队小心翼翼地改变了探测器的方向和速度,以便它能近距离飞越这颗行星最大的卫星——海卫一(Triton)。这次飞越展示了海卫一年轻的地质表层和活跃的间歇泉向天空喷涌物质的证据。这表明海卫一不仅仅是一个固态的冰球,尽管它的表面温度是“旅行者号”观测到的所有自然物体中最低的,只有零下391华氏度(零下235摄氏度)。

图解:这幅全球彩色拼图展示了海王星最大的卫星海卫一(Triton)。粉红色的甲烷冰可能在卫星表面形成一个巨大的极地冰盖,而这些冰上的深色条纹被认为是海卫一表面喷发的大量类似间歇泉的羽状物堆积的尘埃。图片来源:NASA/JPL-Caltech
海王星飞越的结束标志着“旅行者”号星际航行任务的开始,该任务在发射42年后的现在仍在继续。“旅行者2号”和它的孪生兄弟“旅行者1号”(“V领行者1号”也曾飞越过木星和土星),仍然持续从太阳系的外层空间发回信号。在和海王星相遇时,“旅行者2号”距离地球约29亿英里(47亿公里);现在它离我们有110亿英里(180亿公里)。速度更快的“旅行者1号”现在距离地球130亿英里(219亿公里)。
Getting There 到达
当旅行者二号到达海王星的时候,旅行者号探测队已经途径五颗行星了。然而这颗巨大的蓝色行星仍然展现出对于旅行者来说特别的挑战。

海王星距日距离是太阳到地球的三十倍,因此这颗冰态巨行星的阳光接受量仅有地球的千分之一。基于海王星的低亮度,为了得到质量上乘的图像,旅行者二号的摄像头需要更长的曝光时间。但由于飞行器的最大速度(相对于地球而言)将会达到60000英里每小时,即90000千米每小时,长时间的曝光会使成像模糊。(想象一下试图从一辆飞驰的汽车车窗往外拍下一张路标的图片,道理是一样的)
所以旅行者号的队伍的指令计划让旅行者二号的推进器在接近海王星的过程中缓慢点火,使其航天器旋转来让摄像机在没有干扰航天器整体速度和行进方向的基础上聚焦拍摄对象。

探测器与地球之间的远距离意味着当旅行者二号到达地球的无线信号比其他飞行器的信号还弱。但是航天器有自己的时间优势:各个旅行者号探测器通过深空网络(或称DSN)与地球地面交流。这个网络利用位于诸如西班牙马德里,澳大利亚的堪培拉,加州的戈登斯通等地的无线电天线进行运作。
1986年,在旅行者二号探测天王星期间,世界第三大的深空网络抛物面天线达到64米(约210英尺)宽。为了协助海王星的探测任务,深空网络将抛物面天线拓宽至70米(约230英尺)。不仅如此,深空网络还囊括了附近的非DSN的无线电以收集数据,包括一个位于澳大利亚博克斯64米宽(约210英尺)、以及多个地处新墨西哥州超大型列阵的25米宽(约82英尺)抛物面天线。

图解:就在探测器最接近海王星之后,旅行者二号于1989年8月26日,拍摄了两张这颗行星的行星环的图片。海王星两圈主行星环清晰可见,借助长时间的曝光和来自太阳的逆光,它两个较暗的行星环也能被看见。图源: NASA/JPL-Caltech
这一努力不仅确保工程师们能清楚地听见旅行者号,还增加了在指定时期被传回地球的数据量,因而使得航天器能够传输更多近飞探测时获得的图像回到地面。
在1989年那次近距离接触的前一周,NASA位于加州帕萨迪纳的喷气推进实验室的气氛令人兴奋,该实验室负责管理“旅行者号”任务。由于“旅行者2号”在接近海王星时拍摄的图片要经过四个小时才能传送到地球,任务团队成员都会挤到实验室的电脑前等着接收这些图片。
”使旅行者与探测行星的任务与今日不同的个中原因之一即为在那时(探测器发射),并没有互联网使得整个团队协同整个世界在同一时间看到它们的照片,“史东说道,”那会图像只允许在有一定数量限制的地方可见。”
由于该团队致力于将更新数据尽快公之于众,所以从8.21至8.29的每一天里,科学家们都将在新闻发布会上同世界分享他们的发现。在8.24,自当天格林尼治时间(GMT)早上4点(即加利佛尼亚8.24当天下午9点)探测器与海王星最近一次接触,一个名为“旅行者之夜”的节目便开始定期播送探测器的最新状况。
第二天早晨,副总统丹·奎尔(Dan Quayle)访问了该实验室并对旅行者团队人员给予了肯定。那晚,查克·贝瑞(Chuck Berry)的歌曲“约翰尼·B·古德”被刻在了旅行者金唱片上同旅行者一号,二号共同航行,该歌曲于喷气推进实验室的庆祝宴会上演奏。

图解: (从左往右)查克·贝瑞( Chuck Berry)和卡尔·萨根( Carl Sagan),出席于1989年8月的由美国NASA喷气推进实验室举办的旅行者2号飞越海王星的庆典上。而贝瑞的“Johnny B. Goode”是截止目前为止是旅行者1号和2号搭载空间旅行中的黄金唱片里唯一一首摇滚乐曲。图片来源:NASA/JPL-Caltech
当然,旅行者号的成就远远超出了30年前那个历史性的一周。这两个探测器都是在离开了日球层后进入星际空间的——太阳向外喷射的高速粒子流和磁场形成了环绕行星周围的保护罩。
他们正在向地球报告这一地区的“天气”和情况,这里充满了我们星系其他地方爆炸的恒星碎片。他们迈出了其他探测器没有去到过的、人类进入宇宙海洋的第一步。

旅行者号的数据同样也完善了其他探测器的任务,包括星际边界探测器。该探测器发送遥远的边界数据。在该边界上,来自太阳的粒子流与宇宙其他部分的物质发生相互碰撞。同时,NASA还准备将于2024年发射星际测绘和加速探测器。该探测器利用的也是旅行者号的观测数据。
旅行者号将他们的发现传送回至带有13瓦的发射器的NASA的深空网络(DSN)的天线,这大约相当于运行一个冰箱灯泡的功率。“每天他们前往一些人类探测器尚未到达过的地方,”斯通说:“自发射后42年来,他们仍在探索之中。”
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.莫名-哦我可爱的摇粒绒-小土豆-敬属江上雨- nasa
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