□ 袁東

“旅行者”:將四大行星“一網打盡”

□ 袁東

▲ 旅行者1號發(fā)射升空

在40年的漫漫征途中，“旅行者1號”和“旅行者2號”探測了木星、土星、海王星、天王星，可謂將這些行星“一網打盡”。

▲ 這是“旅行者1”號在1120萬千米外回頭拍攝的照片，這是第一張完整顯示地月系統(tǒng)的照片

對幾大行星的探測

1.木星

1979年2月25日，“旅行者1號”發(fā)回了大家期待已久的木星的大紅斑。它是一個在木星赤道以南22°存在了很久的巨大反氣旋風暴，自1830年開始，已經被持續(xù)觀測了187年，但這次我們看到的是高清！

第一位看見大紅斑的人一般被認為是羅伯特·虎克，他在1664年描述木星上的這個斑點；然而，虎克所描述的斑點是在不同的區(qū)帶上（北赤道區(qū)，但目前的位置在南赤道帶）。較令人信服的是喬凡尼·卡西尼在次年描述的一個永久的斑點，卡西尼從1665年至1713年，持續(xù)觀測在可見光的波段的大紅斑，不過沒有“旅行者”，這些紅斑一直看的模模糊糊。

▲ 木星的大紅斑

2.土星

土星環(huán)是太陽系行星的行星環(huán)中最突出與明顯的一個， 雖然環(huán)的反射能夠增加土星的視星等（亮度），但從地球僅憑肉眼還是看不見的；在1610年，當望遠鏡第一次指向天空之際，伽利略成為觀察土星環(huán)的第一個人，但他還未能清楚的看出環(huán)的本質；在1655年，惠更斯成為第一個描述環(huán)是環(huán)繞土星的盤狀物的天文學家。但土星迷離的光環(huán)，而只有兩艘旅行者號探測器才發(fā)現環(huán)實際上是由數以萬計稀薄的小環(huán)和空隙構成，環(huán)中的顆粒主要成分都是水冰，還有一些塵埃和其它的化學物質，軌道成叢集的繞著土星運轉。

▲ 土星環(huán)

▲ 土星迷離的光環(huán)，實際上是由數以萬計稀薄的小環(huán)和空隙構成的復雜結構體

▲ “旅行者2號”所拍攝的土衛(wèi)二：土星的月亮。由于它比較靠近明亮得多的土星及其光環(huán)，從地球上很難觀測到這顆衛(wèi)星，直到旅行者號計劃實施后，對土衛(wèi)二的觀測才得到顯著改善，參與旅行者計劃的科學家認為E環(huán)是由土衛(wèi)二地表所噴射出的顆粒組成的。

3.天王星

天王星是太陽系內大氣層最冷的行星，最低溫度只有-224℃。其外部的大氣層具有復雜的云層結構，水在最低的云層內，而甲烷組成最高處的云層。天王星的內部則是由冰和巖石所構成。

▲ 1986年1月17日旅行者2號拍攝的天王星

4.海王星

海王星是太陽系直徑上第四大行星，體積是地球的17倍，質量約是地球的14倍，但它的亮度僅為7.85等，只有在天文望遠鏡里才能看到它那熒熒的淡藍色光，所以西方人用羅馬神話中的海神來稱呼它。在1989年“旅行者2號”飛越期間，拍攝到海王星巨大的暗斑，但后來用哈勃空間望遠鏡觀察海王星時卻發(fā)現暗斑已經消失。海王星的天氣特征是風大，其風速達到超音速直至大約每小時2100 千米，暗斑據推測是一個歐亞大陸大小的颶風系統(tǒng)，源于其內部熱流的推動。

▲ “旅行者2號”拍攝的海衛(wèi)一

“旅行者2號”特地對海衛(wèi)一進行深度觀測，海衛(wèi)一的表面溫度甚至低于冥王星的表面溫度（-229℃）。海衛(wèi)一地質活動活躍，其表面非常年輕，很少有撞擊坑?！奥眯姓?號”觀測到了多個冰火山或正在噴發(fā)著液氮、灰塵或甲烷混合物的噴泉，這些噴泉可以達到8千米的高度。

▲ “旅行者”兄弟勇往直前

捕獲太陽系外行星新信息

“旅行者號”的探索, 獲得了大量有關太陽系的外行星新信息。這些巨大的行星都有自已的衛(wèi)星族,與太陽系一些較小的內行星——水星、金星、地球、火星完全不同：

最大的外行星——木星,“旅行者號”仔細探測了它的衛(wèi)星、輻射帶，發(fā)現木星竟有前所未見的行星環(huán)。最令人驚訝的是在木衛(wèi)一上發(fā)現了火山活動。這個發(fā)現是在地球上從未觀察到的，就連先驅者10號及11號也并未觀察到。

“旅行者號”在對木星和土星的磁層測量方面取得了顯著的進步，并提供了天王星和海王星的磁球的第一次測量，探測結果發(fā)現天王星居然存在磁場！“旅行者2號”的觀測顯示天王星的磁場是奇特的，一則是它不在行星的幾何中心，再者它的磁場軸相對于自轉軸傾斜59°，另外還發(fā)現了天王星十顆新衛(wèi)星。

這些行星的衛(wèi)星,還有奇特的地質現象，比如木衛(wèi)一火山活動，木衛(wèi)一，也稱為“艾奧”，直徑為3642千米，是太陽系第四大衛(wèi)星。艾奧有400座的活火山，是太陽系中地質活動最活躍的天體。

“旅行者”發(fā)回的信息讓科學家們研究了許多年,它的意義在于給我們提供了大量太陽系新知識，以及產生的進一步探索的興趣，引發(fā)了后續(xù)“伽利略號”對木星、“卡西尼號”對土星的探測任務。只有通過這些探索，我們對太陽系才會有更清楚地了解，比如最近有人提出最適宜人類移居的可能是土衛(wèi)六……

“旅行者1號”1980年飛越土星之后，隨即關閉了照相機節(jié)省電能。但在1990年2月14日，在它飛近太陽系邊緣的時候，重啟了照相機并回頭給太陽系拍攝了一張全家福，包括太陽、金星、地球、木星、土星和天王星。這是“旅行者1號”拍攝的最后一張照片，也是太陽系各行星唯一一張全家福。

兵分兩路 勇往直前

“旅行者1號”在1979年經過木星系統(tǒng)，1980年經過土星系統(tǒng)，是第一個提供了木星、土星以及其衛(wèi)星詳細照片的探測器，尤其值得一提的是它探測到土星環(huán)的復雜結構，并且對土衛(wèi)六上的大氣層進行了觀測，由于發(fā)現了土衛(wèi)六擁有濃密的大氣層，美國宇航局的控制人員最終決定了讓“旅行者1號”駛近土衛(wèi)六以進行研究，并隨之終止了它繼續(xù)探訪其余兩顆行星，結果造訪天王星和海王星的任務只得交予“旅行者2號”。

這次靠近土衛(wèi)六的決定使“旅行者1號”受到了額外的引力影響，最終使飛行器離開了黃道，終止了它的探索行星任務。在1980年11月20日完成了主要任務之后，美國宇航局安排“旅行者1號”在離開土星后進行星際探索任務，使用飛船上的等離子探測儀驗證日球層頂的存在。天文學家在2010年12月13日證實“旅行者1號”通過太陽風的盡頭，2013年9月12日，美國宇航局官方證實“旅行者1號”已經飛出了太陽系，正式成為離地球最遠的人造飛行器，也是第一個進入星際空間的人造物體。

不過“旅行者號”有沒有飛出太陽系也存在爭議，關鍵要看怎么定義太陽系的彊域了。確切的說法是，“旅行者1號”已經飛出了太陽風的勢力范圍，進入了星際介質，但仍然留在太陽引力的勢力范圍之內，還要停留至少好幾萬年……

截至2017年6月為止，“旅行者1號”距離太陽約為139天文單位，離地球約208億千米，收到“旅行者1號”的無線電信號需要等待17小時?！奥眯姓?號”并沒有朝向任何特定的星座前進，但是在約4萬年后它會以1.6光年的距離經過蛇夫座的AC+79 3888恒星。

“旅行者2號”的飛行軌跡雖然較慢，但成為了第一艘造訪木星、土星、天王星和海王星的航天器，完成了借這個176年一遇的行星幾何排陣而造訪四顆行星的機會。在“旅行者2號”的探訪行星任務完成之后，將和他“哥哥”一樣，繼續(xù)前行?！?/p>