旅行者号探测器冲出太阳系「2003～2022中国载人航天的历史」

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在SpaceX的马斯克雄心勃勃要在有生之年去火星的时候，又有人提出土卫六才是最合适的人类移居星球，我们究竟对太阳系了解多少？而事实上40年前，已经有勇敢无畏的探测器迈出了这一步！

20世纪60～70年代可以说是人类航天史上最为辉煌的黄金时代，两个超级大国集中精力办大事（1966年NASA的预算占到了整个联邦预算的近4.5%），在阿波罗登月计划、对水星、金星、火星、木星、土星等行星探测项目和载人空间站等方面实现突破，对未知空间的探索中取得了巨大成就！

至今，两个原本探索木星、土星及其卫星的探测器40年依然在岗奋战，2013年9月12日，NASA公布，经过36年的飞行，旅行者1号已经离开太阳系，成为首个离开太阳系的人造物体，而至今旅行者号还在飞向深空并传回前所未知的星际物质的探测数据！

旅行者1号探测器

截至2017年6月30日为止，旅行者1号正处于离太阳207.9亿公里（即20.79×1014米/138.9天文单位/129.1亿英里），进入了日鞘，即介乎太阳系与星际物质之间的终端激波区域，航天器发出的讯号需要17个小时才能抵达它的控制中心。有很多疑问，一定用了成吨的推进剂、深空太阳光比较弱太阳能帆板一定很大很大、能够持续工作40年的计算机一定很先进，下面就来聊聊，飞出太阳系的探测器——旅行者号（Voyager）。

01 一对双胞胎探测器

在1970年初的时候，NASA制定了旅行者计划，打算对木星和土星及其卫星进行探测，如果情况顺利顺便对天王星和海王星也一同进行探测。由于深空探测在当时来说是一个未知的课题，为了提高项目的成功率，该计划在不同轨迹上发射一对无人探测器，从多个角度深入研究行星。旅行者1和旅行者2的结构相同，携带的设备在当时都是尖端技术：装载通用电气公司生产的计算机控制系统、飞行数据系统、姿态控制系统，含主备两套共6台计算机。合计68KB的存储空间，相当于一台苹果手机的千分之一的存储容量；主时钟的运行时间为4 MHz，CPU时钟的运行频率为250KHz，即每秒约8000条指令，而2017年顶级智能手机的运行速度已经到3GHz。

但设计寿命为五年的旅行者号实际上工作近40年目前依旧在岗，这绝对是一个奇迹，因为我实在有点担心各位的苹果手机40年之后是否还能开机，开机之后是否能够打电话……

旅行者号的姿态控制系统备用主板，在地面用于仿真空间运行情况

另外旅行者号还有配置了当时最新数字八轨记录器，用于记录和回放科学数据，要求磁头划过横跨美国那么长的磁带，而不出现磨损和损坏，一晃40年过去了，这个磁带机也没有出现过故障。

02 给外星人带去人类文明

“宇宙就是一座黑暗森林，每个文明都是带枪的猎人…竭力不让脚步发出一点儿声音，连呼吸都必须小心翼翼，因为林中到处都有与他一样潜行的猎人…任何暴露自己存在的生命都将很快被消灭”。

读过科幻小说《三体》的读者对于向外太空发送地球和人类的信号会非常谨慎，但是太空探索黄金时代的科学家是无畏的。先驱者已经在比旅行者号更早发射的美国宇航局先驱者10号和11号飞船上都搭载了标明其出发地以及发射时间，以及未来可以在何处找到它们的金属铭牌。NASA决定在旅行者1号和2号飞船上安放更加雄心勃勃的“时间胶囊”，借此希望与茫茫宇宙中它可能遭遇的外星文明进行交流。

利用金唱片携带地球信息

旅行者号飞船搭载的金唱片是一种12英寸规格的镀金铜质唱片，并配有唱针，每分钟转动16-2/3圈，并描述了这张唱片的播放方式，如果没有意外这张光盘可以存在十亿年。在唱片的封面上，设计了符号语言，它利用宇宙中数颗稳定的脉冲星的位置来标注了地球的坐标（按三体的思想是一件很危险的事情，估计以后科技发达了会有金唱片争夺战）。

旅行者号飞船上携带的货真价实“金唱片”

这张金唱片刻录了来自地球的声音和图像资料

这些声音和图像都经过精心选择，目的是准确地反映我们地球上生命的多样性以及地球上的文明。内容选择是由著名天文科学家卡尔·萨根(Carl·Sagan)领衔的美国宇航局小组负责的，这个小组挑选了115张图像以及很多地球自然界录制的长达90分钟的声音，其中有中国古曲《高山流水》、莫扎特的《魔笛》和日本的尺八曲等，也包括海浪拍岸、风、闪电、鸟、鲸以及其他动物发出的声音。

除此之外，卡尔·萨根的小组还精心选择了尽可能代表全世界各个地区各种文化社会中，在历史上不同时期诞生的经典音乐作品，超过55个地球上不同民族的问候语，包括四种中国的方言（普通话、闽南语、粤语、吴语），甚至还收录了当时的美国总统卡特以及时任联合国秘书长瓦尔德海姆代表人类向外星人的问候致辞。

115张图片中包含了中国的长城

金唱片还带上了时间印记

在唱片封面上有一个2厘米区域，镀了一层超纯铀-238，质量为0.00026微克。铀238会稳定衰变为铅206，半衰期为44亿5千万年，分析这个直径为2厘米的区域铀铅比例可以确定时间。因此外星人可以通过这个方式计算旅行者号飞越的时间（NASA充分信任外星人的智商的）。

在旅行者号上安装金唱片的COVER

何等的壮志豪情

旅行者1号一段发给外星人的电文是这么说的：这是一个来自遥远的小小星球的礼物，它是我们的声音、科学、形象、音乐、思想和感情的缩影，这个地球之音是为了在这个辽阔而令人敬畏的宇宙中给予我们的希望，我们的决心和我们对遥远世界的良好祝愿。

正如卡尔·萨根说的：“要是宇宙里有先进的太空文明，探测器可能会被遇到及被播放。但是发射这个“瓶子”到宇宙“海洋”里，是诉说著这颗星球上生命的愿望。”

向太阳系外传递人类文明信号的四艘飞船

03 一路化缘、行星助力

从地球起飞的航天器飞行速度达到16.7千米/秒时，请注意这是对地相对速度，相对太阳系的速度为42.2 km/s，无需后续加速就可以摆脱太阳引力，脱离太阳系进入更广袤的宇宙空间。这个从地球起飞脱离太阳系的最低飞行初速度就是第三宇宙速度。

但路途遥远，到木星的航程即长达8亿公里，同时向外行星飞行受到太阳引力作用而减速，如果使用霍曼转移轨道法前往外行星（木星、土星和天王星等），途中可能就要消耗掉数十年的时间，或要求携带大量的推进剂，但当时世界上最大的火箭—土星5号已经在1973年5月14日最后一次发射后退役。这个时候重力助推（gravity assist，也称Slingshot引力弹弓），或称引力弹弓提供了一个无需附加燃料即可为飞行器加速的方法。

什么是重力助推?

19世纪末在对彗星的研究表明，其近距离接近木星之后，明显的发生能量转移，轨道发生变动。苏联科学家的尤里·康德拉图克和弗里德里希·詹德分别在1919年和1925年提出飞船可以使用两行星卫星的引力实现轨道初段的加速和轨道末段的减速。

但提出飞行器通过沿行星轨道施加的引力助推，从而减少飞行器星际间飞行的燃料消耗，却是由一名加州大学洛杉矶分校（UCLA）的研究生迈克尔·米诺维奇（Michael Minovitch）在1961年提出的，当时他在美国加州帕萨迪纳的NASA的喷气推进实验室暑期实践，他提出飞行器靠近太阳行星时获得加速，他在1962年进行模拟并提交出自己的解决方案。

第一个使用重力助推加速的是先驱者10号，它从1973年12月木星通过的速度从5.2万公里/小时提高到13.2万公里/小时。

怎么用好这个弹弓？

以木星为例，轨道充分靠近木星，飞行器就会被木星捕获，获得与木星一致的向左方向的矢量速度VB，下图红圈内可以发现飞行器在原有切线速度V出B上，已经被叠加了一个和木星一致的速度VB，根据力学平行四边形法则，V出A明显大于原有的V入B。

只要轨迹设计合理，速度超过木星第二速度，飞行器会减速摆脱木星，整个过程动量守恒、能量守恒，木星把对他来说极小份的能量给了飞行器加速。

引力助推示意图

抓住176年一遇的机遇

在实际操作中，使用重力助推法的主要局限是行星和其他大质量天体并不总是在助推的理想位置上。但无疑旅行者号是幸运儿，因为这次任务抓住了176年一遇的行星几何排列，木星、土星、天王星和海王星都将运行至助推的理想地点，形成了一个队列。类似的队列将要到22世纪中期才会再次出现。

旅行者号探测器只需要少量燃料以作轨迹修正，就可以借助各个行星的引力加速，亦拜这次机会所赐，两艘航天器只需要用上12年的时间就能造访造访太阳系里的四颗未知行星：木星、土星、天王星及海王星，而非一般的30年时间。

从下图旅行者2号的蓝色速度曲线上可以看到，路过三个行星的时候每次速度都上了一个台阶。那么为什么在海王星会减速呢？海王星是旅行者2号最后一站，已经完成任务，因此科学家对海王星和他的卫星——海卫一（Triton，特里同）做了一次深度探测，特里同被推测有大气，表面有氮雪雨，为了观测他，选取的轨迹遇到了重力反助推，因此速度上下降了2公里。

旅行者2号的速度曲线

04 飞船的结构设计

JPL的两舱式创新设计

旅行者号探测器由JPL设计，三轴稳定。

主体由推进舱和任务仓构成。推进舱重1207公斤，上图黑色的八条腿以下部分，主体是Thiolol（瑟奥科尔，也为航天飞机固体火箭发动机供货）公司的Star-37-E固体火箭发动机重1123公斤，工质为铝和高氯酸铵，真空比冲284秒，相当于是第四级发动机，在43秒工作时间内提供76.5KN的推力把任务舱送到木星转移轨道。

洛克达因（Rocketdyne）公司提供了4台445N、4台22N的发动机，这8台发动机主要是配合进入木星转移轨道时调姿态用，由任务舱的肼贮存箱供应（下图上面那个罐），在完成工作之后，推进舱脱离减重。应该说，这种肼推进系统在工作过程中作分离是非常少见的，还好两艘探测器都完成的非常顺利。

旅行者号探测器

旅行者号探测器的任务舱

为什么用肼推进剂？

考虑到深空探测极端可靠性，对于姿态调整的推进剂采用了肼（Hydrazine，联氨），肼是最适合作为小推力姿态控制发动机的推进剂，在催化剂帮助下分解成氨气和氮气并放热，单组元催化分解：省却氧化剂、省却氧化剂贮存罐、省却阀门、省却点火装置，可以多次可靠启动。

不过肼燃料剧毒，在肼、一甲基肼、偏二甲肼三种肼类燃料中毒性排行老二（最毒的是一甲基肼），对于对于皮肤、眼睛刺激，还会导致肝癌等病变。

一般的推进剂肼含0.5%以下的苯胺，要求姿态控制发动机加热到300华氏（149摄氏度）以上以控制脉冲状的解离反应。而在一次偶然的试验中，碰巧用了海盗号火星探测器用剩下的肼，发现采用不含苯胺的超纯肼，不仅可以节省加热器功率，还可以延长两台旅行者号的姿态调整发动机的使用寿命！

催化剂是铱沉积在三氧化二铝的颗粒上构成，预加热到180摄氏度，可以稳定分解肼并避免伤及催化剂的冷启动。

重力助推让旅行者号少携带很多推进剂，事实上旅行者号任务舱仅装载了104公斤姿态调整专用的肼，贮存在71公分直径的钛燃料罐里面，通过氦气挤压（另有一说是GN2气态氮气，待证实）内部的有弹性的膜片完成推进剂供应，挤压初始压力为3.1MPa，后续随着推进剂的使用，压力逐渐下降。

需要指出的是肼推进剂的冰点比较高，达到2摄氏度，因此在寒冷的深空旅行者号不得不把宝贵的电力用来加热钛燃料罐、阀门等，防止肼结冰导致的事故。

超纯肼的物理特性

大海航行靠舵手，准确借力靠脉冲调姿

重力助推在具体操作上有很大的复杂性，NASA工程师考虑了数千个借助木星、土星轨道的探测路线，最终NASA的工程师精确规划了旅行者号的轨迹，制定了一个充分接近行星而又不至于太近引火烧身，又能确保完成研究两颗巨大行星的主要任务，然后再将其推向星际空间。

40年行程充分证明了方案的成功。但这些精确的变轨是如何实现的呢？靠的是6组16个Rocket Research Company公司的MR-103(T/VA) 0.9N的姿态控制发动机，均为单推肼发动机，这些姿态控制发动机至今仍在工作。

姿态控制发动机布局示意图

姿态控制发动机工作原理示意图

这些姿态调整发动机依靠10ms的脉冲点火，通过点火、熄火精确控制飞行姿态，脉冲的寿命达到40万次，直到现在这些0.9N的小发动机依旧工作正常，而且推进剂用的省，2001年的时候用剩下32公斤，目前每周用量在6-8克的水平。相关的技术在GPS卫星、通信卫星轨道维持和变轨、卡西尼探测器等飞行器上得到了广泛的应用。

火箭发动机MR-103C组件

任务仓浑身上下装满探测仪

任务仓重825千克，携带有105千克科学探测仪器。主体是铝结构扁平的十面棱柱体，顶端装有一直径为3.7米的高增益抛物面天线（S和X波段），左右两侧各伸出一根悬臂，较长的一根（13米长）是磁力探测仪，短的一根（10米）是科学仪器支架。由于外形飘逸出众，旅行者号在上世纪90年代还被错当成是气象卫星出现在中央电视台的天气预报的片头动画中。

高增益抛物面天线

探测仪器有11种，主要是行星及其卫星的摄像设备和各种空间环境探测设备，如紫外线和红外线光谱仪、偏振光仪、干涉仪、辐射计、宇宙射线系统、等离子探测分析仪、磁力探测仪、照相机等的。依靠这些仪器揭示了未知的行星的面貌，带回了前所未有的照片和数据，很多都刊登在了教科书上。

探测器种类

核能供电

深空探索任务要求安全、可靠、长寿的电力系统向航天器及其科学仪器提供电力和热能。旅行者号定位深空探索，但出了木星轨道，再往外面太阳能就很微弱了，这种情况下核能进入了科学家的视线。旅行者号的能量来源是放射性同位素热电发电机（RTG），这是一种可靠的将钚-238裂变产生的热量转换成电能的核电池。

和我们平时看到的核电站不同，旅行者号的核反应堆非常轻巧，每组仅37.7公斤重，合计三组，含二氧化钚（PuO2）13.5公斤，钚-238能量密度为0.54瓦/克，衰变发热功率7200瓦，即便固态热电偶的转换效率非常低，顶多3%～7%，7200瓦的热量只能转换为470瓦的电能（1977年发射时），但可靠性和寿命很长。为了防止发射失败导致的灾难性的核污染，钚-238燃料球被包裹在特殊的铍（BERYLLIUM）合金中。

放射性同位素热电发电机

钚-238的半衰期为仅为87.7年，相对短的半衰期可以尽快解决各种事故后遗症（比如半失败的阿波罗13号登月舱的RTG最后在斐济上空燃烧殆尽），但由于衰变的持续发生，发热功率下降，导致供电能力也减弱，目前以每年下降4.2瓦特的速度在下降，科学家不得不忍痛割爱按照优先级关闭一些仪器，科学家估计两艘旅行者号的核电池能够保证旅行者号上搭载的科学仪器继续工作至2025年，而到2036年，连无线信号传输的电力都将消耗殆尽。

一旦电池耗尽，“旅行者号”将继续向银河系中心前进，但再也不会向地球发回数据了。而相比较旅行者1号有足够的肼燃料持续用到2040年，而旅行者2可以保持到2034年。（由于轨道设计的不同，旅行者2不得不花费更多的肼访问天王星和海王星），这次核能输给了化学能。

05 完美的2 2 X探测

这个2 2 X探测的序列是这样的：木星/土星 天王星/海王星 系外未知深空。

哥哥让弟弟先走一步

旅行者1号在1977年9月5日于佛罗里达州的卡纳维拉尔角，被搭载在在后土星5时代最强大的火箭之一一枚大力神3E-半人马座上面级的三级火箭上发射升空。

大力神3E专为深空探索定制，重633吨，LEO载荷15.4吨。一级、二级均为采用航空肼和氧化剂N₂O₄的反应。航空肼（Aerozine 50），又称混肼50，是肼和偏二甲肼（UDMH）的50/50重量混合物。半人马座上面级采用了两台液氢液氧发动机RL-10A-3。助推火箭为5849KN推力的两枚UA1205助推火箭，由于固体火箭发动机推力实在太大，实际上是当做0级使用，整个工作过程比较有意思，先是两枚助推火箭工作115秒，送到60公里高度之后，这个时候一级两台LR87-11才开始工作并抛弃固体火箭，然后工作147秒在167公里高度二级一台LR91-11工作205秒，最后是半人马座两台液氢液氧发动机接力。

大力神3E和半人马座完成工作后，赋予旅行者18.3公里/秒的对地速度，成为人类有史以来以最快发射速度离开地球的飞行器（2006年发射的“新视野号”飞船对地速度是16.26千米/秒，只能排第二）。但这个速度离到木星还有1.7公里/秒的差距，这时旅行者号上推进舱的76.5KN推力固体火箭发动机启动，在43秒之后，把任务仓送入到木星的霍曼转移轨道。

大力神3E火箭

发射过程

而他弟弟旅行者2号在16天前，也就是8月20日的发射。为什么这样安排？科学家对两艘探测器做了不同的分工：旅行者2号，求“稳”，被科学家设计可以利用一个不寻常的路线来探测木星、土星、天王星与海王星，完成史诗般的“行星之旅计划（Planetary Grand Tour ，它是NASA在60年代末、70年代初所发展的计划）”，在计划中第一个发射；而旅行者1号定位为“快”，主要探测木星及土星，因此比它的弟弟还要晚发射，利用更快速的轨道比2号快一点到达木星及土星。

这是9月18日旅行者1号在1120万公里外回头拍摄的照片，这是第一张完整显示地月系统的照片

旅行者号有惊无险的小插曲

旅行者1号发射的时候二级由于燃料混合比出错仅仅工作了3分钟，而原定是205秒的，后来靠半人马座上面级拉回来。旅行者2号的故事更多。

1、备用钥匙起作用：旅行者2号向天王星飞行的八年半行程不是没有问题的。由于地面的工作人员忘记传送一个重要的启动代码到旅行者2号，使飞行器关闭了船上的高增益天线，幸好地面的工作人员最终成功与船上的低增益天线取得联络，并重新启动船上的高增益天线；

2、自动档切换手动档：飞行初期，飞船的一个无线电接收机出了问题, 彻底失效后备份无线电接收机又失去了自动频率控制。但是，通过从地球发送一些频率精心控制的讯号，与飞船的联系总算维持了下来；

3、积劳成疾：掠过土星后，飞船上的拍摄平台有点卡住了，使前往天王星和海王星的任务产生变数。幸好，地面的工作人员最终把问题解决，那是因为过度使用而令润滑油暂时耗尽。最终飞船接到继续前进的指令，前往天王星。

木星、土星、海王星、天王星一网打尽

1、木星：1979年2月25日，旅行者1号发回了大家期待已久的木星的大红斑。它是一个在木星赤道以南22°存在了很久的巨大反气旋风暴，自1830年开始，已经被持续观测了187年。

木星大红斑

第一位看见大红斑的人一般被认为是罗伯特·虎克，他在1664年描述木星上的这个斑点；然而，虎克所描述的斑点是在不同的区带上（北赤道区，但目前的位置在南赤道带）。较令人信服的是乔凡尼·卡西尼在次年描述的一个永久的斑点，卡西尼从1665年至1713年，持续观测在可见光的波段的大红斑，不过没有旅行者，这些红斑一直看的模模糊糊。但这次我们看到的更加高清！

2、土星：土星环是太阳系行星的行星环中最突出与明显的一个，虽然环的反射能够增加土星的视星等（亮度），但从地球仅凭肉眼还是看不见的；在1610年，当望远镜第一次指向天空之际，伽利略成为观察土星环的第一个人，但他还未能清楚的看出环的本质；在1655年，惠更斯成为第一个描述环绕土星的盘状物的天文学家。

但土星迷离的光环，而只有两艘旅行者飞行器才发现环实际上是由数以万计稀薄的小环和空隙构成，环中的颗粒主要成分都是水冰，还有一些尘埃和其它的化学物质，轨道成丛集的绕着土星运转。

土星

土星迷离的光环，而只有两艘旅行者飞行器才发现环实际上是由数以万计稀薄的小环和空隙构成的复杂结构体。

由于它比较靠近明亮得多的土星及其光环，从地球上很难观测到这颗卫星，直到旅行者号计划实施后，对土卫二的观测才得到显著改善，参与旅行者计划的科学家认为E环是由土卫二地表所喷射出的颗粒组成的。

旅行者2号所拍摄的土卫二：土星的月亮

3、天王星：1986年1月17日旅行者2号拍摄的天王星照片。天王星是太阳系内大气层最冷的行星，最低温度只有49K（−224℃）。其外部的大气层具有复杂的云层结构，水在最低的云层内，而甲烷组成最高处的云层。天王星的内部则是由冰和岩石所构成。

天王星

4、海王星：海王星是太阳系直径上第四大行星，体积是地球的17倍，质量约是地球的14倍。但亮度仅为7.85等，只有在天文望远镜里才能看到它那荧荧的淡蓝色光，所以西方人用罗马神话中的海神来称呼它。

在1989年旅行者2号飞越期间，拍摄到海王星巨大的暗斑，但后来用哈勃空间望远镜观察海王星时却发现暗斑已经消失。海王星的天气特征是风大，其风速达到超音速直至大约2100 km/h，暗斑据推测是一个欧亚大陆大小的飓风系统，源于其内部热流的推动。

海王星

旅行者2号特地对海卫一（Triton）进行深度观测，海卫一的表面温度甚至低于冥王星的表面温度（44K）。海卫一地质活动活跃，其表面非常年轻，很少有撞击坑。旅行者2号观测到了多个冰火山或正在喷发着液氮、灰尘或甲烷混合物的喷泉，这些喷泉可以达到8千米的高度。

海卫一

5、外行星探测总结：旅行者号的探索，获得了大量有关太阳系的外行星的信息。这些巨大的行星都有自已的卫星族，与太阳系一些较小的内行星—水星、金星、地球、火星完全不同：

最大的外行星——木星，旅行者号仔细探测了它的卫星、辐射带，发现木星竟有前所未见的行星环。最令人惊讶的是在木星卫星上发现了火山活动。这个发现是在地球上从未观察到的，就连先驱者10号及11号也并未观察到；

旅行者号在对木星和土星的磁层测量方面取得了显着的进步，并提供了天王星和海王星的磁球的第一次测量，探测结果发现天王星居然存在磁场！旅行者2号的观测显示天王星的磁场是奇特的，一则是他不在行星的几何中心，再者他的磁场轴相对于自转轴倾斜59°。另外还发现了天王星十颗新卫星；

这些行星的卫星,还有奇特的地质现象，比如木卫一火山活动，木卫一称为“艾奥”，直径为3642公里，是太阳系第四大卫星。名字来自众神之王宙斯主神宙斯最著名的情人之一艾奥，她在古希腊神话中的天后赫拉的神庙中担任女祭司，但宙斯诱奸了艾奥，之后为使她免于受吃醋的赫拉迫害，又把她变成了一头小母牛，后来宙斯为了解救艾奥，派赫耳墨斯将百眼巨人阿耳戈斯杀死，释放了艾奥（稍微有点偏题）。艾奥有400座的活火山，是太阳系中地质活动最活跃的天体。

旅行者发回的信息让科学家们研究了许多年，他的意义在于给我们提供的外太阳能系统的大量新知识，以及对其产生的进一步探索的兴趣，引发了后续伽利略对木星、卡西尼对土星探测任务。只有通过这些探索，我们对太阳系才会有更清楚的了解，比如最近有人提出最适宜人类移居的可能是土卫六。

太阳系的全家福

在旅行者1号1980年飞越土星之后，NASA随即关闭了照相机节省电能。但在1990年2月14日，在他飞近太阳系边缘的时候，NASA重启了照相机并回头给太阳系拍摄了一张全家福，包括太阳、金星、地球、木星、土星和天王星。这是旅行者1号拍摄的最后一张照片，也是太阳系各行星唯一一张全家福。

太阳系全家福

兵分两路，勇往直前

旅行者1号在1979年经过木星系统，1980年经过土星系统，第一个提供了木星、土星以及其卫星详细照片的探测器，尤其值得一提的是他探测到土星环的复杂结构，并且对土卫六上的大气层进行了观测，由于发现了土卫六拥有浓密的大气层，NASA的控制人员最终决定了让旅行者1号驶近土卫六以进行研究，并随之终止了它继续探访其余两颗行星。结果造访天王星和海王星的任务只得交予旅行者2号。

这次靠近土卫六的决定使旅行者1号受到了额外的引力影响，最终使飞行器离开了黄道，终止了它的探索行星任务。在1980年11月20日完成了主要任务之后，NASA安排旅行者1号在离开土星后进行星际探索任务，使用飞船上的等离子探测仪验证日球层顶的存在。天文学家在2010年12月13日证实旅行者1号通过太阳风的尽头，2013年9月12日，美国宇航局官方证实旅行者1号已经飞出了太阳系，正式成为离地球最远的人造飞行器，也是第一个进入星际空间的人造物体。

不过旅行者号有没有飞出太阳系也存在争议，关键要看怎么定义太阳系彊域了。确切的说法是，旅行者1号已经飞出了太阳风的势力范围，进入了星际介质，但仍然留在太阳引力的势力范围之内，还要停留至少好几万年。

太阳风的尽头

截至2017年6月为止，旅行者1号距离太阳约为139天文单位，离地球约208亿公里，收到旅行者1号的无线电信号需要等待17小时。旅行者1号并没有朝向任何特定的星座前进，但是在约4万年后它会以1.6光年的距离经过蛇夫座的AC 79 3888恒星。

旅行者2号的飞行轨迹虽然较慢，但成为了第一艘造访木星、土星、天王星和海王星的航天器，完成了借这个176年一遇的行星几何排阵而造访四颗行星的机会。在旅行者2号的探访行星任务完成之后，和他哥哥一样，他继续前行。

飞行轨迹示意图

05 永恒寓言

一旦人类个体直接暴露在太空中，无可避免的下场是成为死人；但一件投向太空的人造物，却可以完成人类寻找永恒的夙愿。“旅行者”的故事中，包含了大量这种令人着迷的矛盾。

例如，“旅行者计划”是人类科技发展到新高度的见证，但它的作用却恰恰是反映人类的渺小。正如金唱片中收录的时任美国总统卡特的介绍所说：“这是来自一个遥远小世界的一份礼物。”

同样令人着迷的是有关“永恒”的讨论。地球的寿命有限、太阳的寿命有限，这注定“地球永远是我们的家”只在一种情况下成立：人类无法完成地球以外的殖民。假如人类真的无法离开地球，那么到地球寿终正寝时，人类必然随之灭亡。在此之后，人类存在过的印记又在哪里？

“旅行者”金唱片走进太空、走进星际空间，若干亿年后即使地球灭亡，它依然在太空中漂流，成为宇宙中并不唯一、难以抹杀的人类文明信息（金唱片至少有两份）。金唱片本身不会毁灭，乃代言永恒的标记；金唱片中的内容，则发出关于“永恒的意义”的提问。如果永恒是无间断的痛苦，这种永恒又有什么好追求？值得我们传承、珍重的永恒，应该是什么？

相比面向其他文明的自荐信，“旅行者”金唱片更像是地球文明自身的沉思录。

萨根和他的伙伴们选取了各种各样的意象，来概括人类文明令人自豪的方方面面，强调人类文明为什么配得上拥有永恒。卡特在金唱片录音中，以另一种表达方式作出解释，“它（旅行者金唱片）标志着我们的声音、我们的科学、我们的影像、我们的音乐、我们的想法和我们的感受。”

萨根和卡特给出的答案，某种程度上来说比较浅显。但相比起答案，得出答案的过程更加重要。正如寓言要表达的道理也许并不深奥，而通过一个引人入胜的故事来引出道理，显然比直接说教，更能促使受教者享受教育的过程。

现实中的“旅行者计划”更加引人入胜。两名伟大“探险家”在完成前无古人的成就后，怀着传承人类文明的高远志向继续上路。有人借此看到了追梦理想，有人看到了牺牲精神，有人看到了人生如幻影……

科技造就的“现代寓言”，跟一两千年前那些老虎、狐狸、乌鸦的故事一样直指人心。

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