天文新知/旅行者一號之父:人類進入星際旅行時代!

飛行了36年的無人太空探測器『旅行者』(Voyager)一號9月是否飛出太陽系引發爭議與猜想。

大陸新聞中心/綜合報導

飛行了36年的無人太空探測器『旅行者』(Voyager)一號9月是否飛出太陽系引發爭議與猜想。它是人類製造的第一台進入星際空間,距離地球最遠負有探測外星生命任務的飛船。旅行者一號到底有沒有飛出太陽系?星際空間又是什麼樣子?在第64屆世界太空大會上,廣州日報記者獨家專訪了『旅行者』專案首席科學家、美國加州理工學院物理學終身教授愛德華·斯通(E.C Stone)。

據搜狐網報導,包括『旅行者』專案在內,77歲的斯通在任職NASA(美國航太總署)四十年職業生涯中,研究碩果累累。特別是在他擔任噴氣實驗室主任任內,令人矚目的成就還包括火星探路者(Mars Pathfinder)計劃和人類第一個登陸火星探測器(Sojourner rover)。『我和「旅行者」一樣,將繼續按軌道,轉到各自的故事終結。』斯通說。9月23日,大陸北京水立方旁的國家會議中心。77歲的愛德華·斯通獲得了國際宇航聯(IAF)頒發的首屆『世界航太獎』。

那一年《星際大戰》正上映

在被譽為『太空界的奧林匹克』這場大會上,『世界航太獎』被視作人類進行太空探索50多年來的最高榮譽。對喜壽之年的斯通來說,入選IAF名人堂確實當之無愧。作為NASA太空探測器『旅行者』專案唯一一位首席科學家,他40年一直負責人類歷史上第一個來到星際空間的探測器『旅行者一號』。

國際宇航聯的頒獎詞認為,愛德華·斯通參與研製的『旅行者一號』,代表了人類星際飛行探索的新高度,並且正攜帶人類的資訊向太陽系以外飛去,不管是否遇到來自外星系的高級文明,都是新世紀裡非常令人激動的科學探索。沒錯,這將是人類深空探測史上的一個里程碑。

1977年,經典科幻電影《星際大戰》上映。當年7月,一個載有一台八通道的磁帶記錄儀和一台存儲空間僅為目前人們常用的8G的Iphone手機記憶體的二十四萬分之一的電腦,透過火箭發射升空的太空探測器,就此離開地球。它就是『旅行者一號』。在當時,『旅行者一號』和已早於它幾個星期發射的『旅行者二號』任務是探測木星、土星、天王星、海王星等,然後計劃雄心勃勃地從太陽系兩端分別進入恆星際空間,也就是俗稱的銀河系。

作為人類探索太空的先驅探測器,『旅行者一號』甚至還攜帶了一張內藏金剛石留聲機針的銅質磁片唱片。這張唱片上內容包括了用普通話、廣東話、閩南話、吳語等在內的55種人類語言錄製的問候語和包括大陸古曲《高山流水》在內的世界各國音樂,意在向外星高級生命介紹地球與人類文明。

在完成了最初的土星與木星探測任務後,『旅行者一號』就被賦予飛出太陽系的使命。而旅行者二號則保持原有計劃,繼續造訪太陽系的其他行星。這使得旅行者一號,盡管發射時間晚,卻成就了作為人類第一台飛向星際空間的人造飛船的宿命。

然而,飛出太陽系並不是科幻電影裡一場說走就走的旅行。在其36年的漫長太空之旅中,『旅行者一號』光繞著土星軌道就轉了33年。儘管受制於當時技術條件,但得益於土星的三次加速,旅行者一號是目前來自地球速度最快,也是距離地球最遠的一個飛行器。1990年,旅行者一號為了節省能源,停止了向地球發送圖像。而在2025年前,採用核動力的『旅行者一號』仍將透過一個功率僅為22瓦,相當於冰箱內的昏黃燈泡的功率的發射器,向地球傳回資料。

 

從36歲開始 36年太空之旅

同『旅行者一號』堅持飛行36年一樣,77歲的斯通目前也仍未退休。每隔一段時間,從距離地球188億公里處由『旅行者一號』發回的資料,依舊會在第一時間傳給在加州理工學院的實驗室的斯通。使用Thinkpad電腦,帶著老花鏡的他說,自己生活中最大的愛好就是對著這些資料『十分有趣,百看不厭』。與現在的太空人不同,斯通說自己童年從沒想過去宇宙,因為人類登月在那時還無法想像。只不過是時代恰好讓他成為了航太專家,有幸參與研製了人類第一台飛往星際空間的飛船。

1961年,還在攻讀物理學碩士學位的25歲青年斯通,就作為『發現者號』衛星的研究人員,首次進行太空實驗。3年後,28歲的斯通獲得了芝加哥大學物理學碩士和博士學位。隨後,1972年,36歲時,他被NASA任命為『旅行者』太空飛行器專案的首席專案科學家和專案發言人,至此40年。而從『旅行者一號』和『旅行者二號』升空發射算起,目前已有36年。截至目前,36年太空旅行中,旅行者一號一共走了125AU(天文單位,1AU為地球到太陽的平均距離,約1.5億公里),188億公里,而旅行者二號速度稍慢,共走了102AU,154億公里。

而斯通本人的成就不止於此。他還是NASA包括『旅行者』專案在內的9個航天飛行計劃的首席研究員及5個飛行計劃的研究員。特別是在1991年至2001年的十年間,他任職於JPL(噴氣推進實驗室)主任,取得了火星探路者(Mars Pathfinder)計劃、人類第一輛登陸火星探測器(Sojourner rover)、2001土星奧德賽等多項矚目成就,被美國總統授予美國國家科學獎章。早在2007年,斯通就被授予空間科學界的『諾獎』──Philip J Klaas 獎的終身成就獎。

旅行者一號2025年關閉

9月24日,斯通在世界航太大會用了將近1小時的演講,向從航空專業的研究生和各國專家等專業人士解釋了旅行者專案的最新進展以及如何判定旅行者一號是否走出太陽系,甚至還播放了『旅行者一號』發回的來自太空的聲音。清華大學宇航中心博士研究生、助理工程師何國龍提前一小時就來到會場等待這場被航太大會標為『第一亮點』的演講。聽完演講,何國龍感覺非常精彩,他認為斯通把畢生成就用1小時講出來,非常了不起。

在他看來,儘管斯通說『旅行者一號』飛出太陽系外的確鑿證據還沒有被最後驗證,但斯通在現場給出的各類資料卻巧妙地支持了『旅行者一號』已經來到了星際空間,實際上也是飛出了太陽系。在演講結尾,有聽眾問斯通,如果時光倒流36年,他想怎樣完善『旅行者一號』。『當然是速度更快一點,』斯通說,『還有它的記憶體太小了,起碼換到比現在的iphone大,就可以在太空拍更多照。』

到2020年,當走到150AU時,由於能源不足,『旅行者一號』將關閉第一個設備。2025年,『旅行者一號』將徹底關閉所有設備,完成探測使命,留在太空成為永久的星際飛船。『我和「旅行者」一樣,目前將繼續按軌道,轉到各自的故事終結。』斯通說。

 

今日對話:『旅行者一號』已在銀河系

廣州日報:您在大陸獲得了首屆『世界航太獎』,領到終身成就獎感覺怎樣?
愛德華·斯通:我很興奮,只是有幸趕上了這個時代。目前,我還沒退休,一直在工作。

廣州日報:負責『旅行者一號』40年,什麼時刻最興奮?
愛德華·斯通:太多興奮時刻。每天看著資料都很有驚喜。比如說,『旅行者一號』途經木星、土星時,讓我們知道很多從前沒了解的太空資料。旅行者本身這麼多年的行程就是驚喜。

廣州日報:能向我們的大眾讀者簡要介紹一下,『旅行者』專案36年來的太空旅行境遇最困難的事嗎?
愛德華·斯通:『旅行者』要飛出太陽系就必須突破太陽圈的日球層。太陽圈是太陽風在星際介質內吹出的等離子態氣泡,在這氣泡的邊界外面就是太陽風再也推不動的龐然巨物星際介質,這個邊界通常稱為日球層,這被認為是太陽系的外層邊界,你也可以理解為是打開星際空間的『大門』。這個模型一個生活化的比喻是好比擰開水池裡的水龍頭,水先是流在中間,然後流向管道裡。目前旅行者二號的位置是還在『氣泡』中,旅行者一號的位置可能已經在『氣泡』外邊緣。

是否飛出太陽系僅差證據

廣州日報:沒有照片傳回,科學家是如何判斷『旅行者一號』是否飛出太陽系?
愛德華·斯通:主要是透過『旅行者一號』傳回來的三類資料標準。一是來自太陽的帶電粒子數量是否急劇下降,下降意味著可能脫離太陽系;二是來自太陽系外死亡恆星的低能宇宙射線是否增加;三是磁場方向是否突然改變。

廣州日報:很多普通人更想知道『旅行者一號』有沒有飛出太陽系?
愛德華·斯通:從今(2013)年4月開始,『旅行者一號』就進入一個特殊區域,在為它離開太陽系倒計時。前面說的三個資料標準,『旅行者一號』證實了兩項:來自太陽的帶電粒子數量曾急劇下降,太陽系外死亡恆星的低能宇宙射線增強。而第三個標準,磁場改變還需要去捕捉。磁場的改變可能在任何一天發生或是已經發生。現在深空網路每天投入10小時追蹤來自旅行者一號的22瓦微弱信號,在專案的主頁上。

廣州日報:那從大眾理解,『旅行者一號』有沒有飛出太陽系?
愛德華·斯通:在學界,目前還沒有確鑿證據完全支援『旅行者一號』飛出太陽系,它有可能在太陽系外,也有可能在太陽系內一個新區域,這個區域局部跟星際空間相通,所以造成了恆星低能宇宙射線的增強。但我可以肯定的是,『旅行者一號』已經進入了恆星際空間。儘管進入恆星際空間與還在太陽系聽起來有一點矛盾。

遭遇外星生物依舊渺茫

廣州日報:什麼是恆星際空間?
愛德華·斯通:恆星際空間可以說成是大眾通俗意義上的銀河系。

廣州日報:就是說人類開始了星際旅行時代?
愛德華·斯通:是的。歡迎來到星際空間,旅行還將繼續。未來10年,還會有探測器發射。

廣州日報:那您覺得人類探測器到達星際空間後,有可能遇到外星高級生物嗎?
愛德華·斯通:宇宙太大了,相比而言,人類探測器走過的旅程還很短,機會渺茫。到2025年,旅行者一號走到170AU時,就將關閉,再也不能和地球聯繫。它將停留在太空,像恆星一樣轉。儘管對人類『旅行者一號』是一個里程碑,而對銀河系來說還很小(旅行者一號現在走了125AU,在更廣闊的宇宙空間,還有約10萬AU才能走出奧爾特雲,還有約100萬AU才能路過恆星AC+793888)。

廣州日報:相對於浩瀚宇宙,人的生命時光如此微不足道。人類為什麼要探索太空?
愛德華·斯通:因為我們有興趣。每個人都有自己的使命,我和『旅行者』一樣,目前將繼續按軌道,轉到各自的故事終結。