苏珊娜·多德
在美国宇航局旅行者号星际任务项目管理人苏珊娜 · 多德(Suzanne Dodd)看来,旅行者1号和旅行者2号这两个孪生探测器“某种程度上是我的初恋——而且是真爱”。
1977年,旅行者1号和旅行者2号相继发射升空,前后只隔了两周。在此后的多年里,多德对这两位“老派”星际探险家的爱逐渐绽放。1984年,刚毕业不久的多德开始参与旅行者号项目,之后转去了美国宇航局的其他项目,比如“卡西尼-惠更斯”空间研究任务。再之后,她又在2010年回到了职业生涯的起点,担任旅行者号星际任务项目管理人至今。
旅行者1号和旅行者2号这两个孪生探测器每个都配备了大量仪器设备,包括电视照相机、红外和紫外传感器、宇宙射线和带电粒子传感器,以及一张镀金唱片——唱片里是人类精挑细选出的一些音效和图片,旨在向任何发现探测器及唱片的“人”或“物”描绘地球生命和文化的绚烂多彩。按照设计,这两个探测器的主要任务是近距离探测木星和土星。2010年多德重回旅行者号项目时,它们早已完成这个任务,并且把外行星(木星、土星、天王星和海王星)远远甩在了身后。
2012年8月25日,旅行者1号历史性地进入了星际空间——太阳不断释放的物质流和磁场无法再影响周围环境的地方——6年后,旅行者2号也完成了这个里程碑式成就。
在那以后,这两个探测器仍在继续探索宇宙,并且不断把收集到的各种信息——比如星际磁场和宇宙射线——通过深空网络(DSN,美国宇航局在全球范围内安放的三座巨型射电天线阵列,彼此间距离相等,用以支持行星际航天器任务)传回地球。
然而,2023年7月下旬,美国宇航局突然丢失了与旅行者2号的联系。对此,多德表示:“这很痛苦,我们很伤心,更是忧心忡忡。”
很快,研究人员就确定了问题所在。
为了精准地调节旅行者2号的天线,使其更准确地指向地球,飞行器控制人员建立了一套发送给航天器的精准指令。在审查指令的过程中,他们意识到有参数错了。
多德解释说:“于是,我们用正确的参数重新建立了指令。问题在于,我们不小心把原来那版错误的指令发给了航天器,而不是更新后的正确版本。”
这个错误导致旅行者2号的天线指向了偏离地球2°的位置,于是,航天器与控制人员之间的所有联系都被切断了。
旅行者2号下一次利用太阳与老人星(夜空中第二亮的恒星)自动把天线对准地球的时间是10月中旬。虽然多德自信届时就会恢复与这个航天器之间的联系,但她并不想依赖自动校准这个内置的保护功能。另外,她也不想等待3个月才获得航天器在此期间收集到的下一批科学数据。
于是,多德和她的同行——既有美国的,也有国际合作者——开始尝试一切他们可以尝试的方法(不论成功概率有多低),只为人工恢复与这个老款大众甲壳虫汽车大小相当、正以大于每小时5.6万千米的速度在距地球190多亿千米之外的深空中穿行的航天器之间的联系。
深空站23号,照片拍摄于2023年8月3日清晨
要想实现这个壮举,关键在于构成深空网络的三座巨型射电天线阵列之一——堪培拉深空通信复合体。
和其他两座分别位于马德里和加利福尼亚的射电天线阵列一样,堪培拉深空通信复合体的主体也是一块庞大的天线盘,也即深空站43号。位于堪培拉的这块天线盘反射面由1 200多块铝板构成,直径达到70米,也是南半球最大的可操纵抛物线天线。
另外,它也是深空网络中目前唯一一个可以与旅行者2号通信的天线阵列。
堪培拉深空通信复合体研究员 格伦 · 奈格尔(Glen Nagle)解释说:“1989年,旅行者2号邂逅海王星,之后就向南飞出了黄道面。现在,它已经离我们太远太远了,远到因为地球的阻隔,我们在北半球的姊妹观测站已经看不到它了。”
奈格尔大笑着说:“所以,从某种意义上说,旅行者2号自2002年起就专属于我们了。”
重新联系旅行者2号这个宏大计划的第一部分需要使用深空站43号倾听它发出的任何微弱载波信号——用奈格尔的话说,那是“航天器的心跳”。
堪培拉深空通信复合体的科学家很快就探测到了一个类似旅行者2号的微弱信号,这点燃了大家的希望。不过,为了确认,他们又仔细听了一遍所有来自深空的声音,并且再一次探测到了之前的那个微弱信号。
处理完无关数据后——用奈格尔的话说,那是“清除宇宙发出的垃圾邮件”——在澳大利亚工作的这些科学家将与这个信号相关的信息发送给了多德以及她在美国的团队,做进一步分析,后者随后确认这个信号确实来自旅行者2号。
接着,堪培拉深空通信复合体的科学家向旅行者2号发送了一条信息——奈格尔说:“这是一次跨越星际的打招呼。”为了提升航天器天线发现这条信息的概率,科学家在正常水平的基础上把信号强度提高了接近250%。
奈格尔表示:“这条信息只包含一条指令——让你的天线再次对准地球。”
然后就是漫长的等待。旅行者2号距地球实在太远,地球发出的信息需要18.5小时才能抵达这个探测器所在的位置,这同时意味着科学家之后还得再等18.5小时才能知晓旅行者2号是否接收到了信息并且照做了。对此,他们的信心不足。
不过,在37个小时的焦急等待后,一个信号到了。毫无疑问,信号源正是旅行者2号——地球与这个短暂“丢失”的航天器恢复了通信。
奈格尔说:“控制室里欢欣雀跃,大家互相击掌。就好像旅行者2号的信号从来没有消失一样,一切都恢复了正常。”
多德表示,她的美国宇航局团队正在彻底调查这次事故,以保证这样的意外不会再次发生。不过,她也很清楚,终有一天,她深爱的这两个孪生探测器的钚电池会耗尽——届时,地球将永远失去与它们的联系。
虽然这一天不可避免,但科学家还是想尽可能推迟它的到来。为此,美国宇航局正在逐步关闭旅行者1号和旅行者2号上的设备,以节省能源。多德说:“等到关到只剩最后一台仪器时,我们就不关了,让它一直运行到我们彻底失去信号的那一天,因为到了那个时候,航天器已经没有足够的能源让发射器向我们发送信号了。”
她认为,那一刻会在“2027—2029年间到来,运气好的话说不定能到2030年”。
不过,即使能源耗尽、无法再把宇宙信息发送回地球,旅行者号这两个孪生航天器也仍会继续它们漫长且孤寂的宇宙之旅,继续在那无垠的黑暗中飞行数百万乃至数十亿年。
奈格尔说:“从长远考虑,它们的存在时间最终会超过地球和太阳,会成为证明我们曾在宇宙中存在过的最后见证人。”另外,它们甚至可能——只是可能——向外星文明证明,宇宙中至少还存在(或存在过)另一个智慧文明。正如多德所说:“或许,在十几万年之后,有什么人或有什么东西会找到它们,然后听听它们携带的金唱片。”
资料来源 Cosmos Magazine
————————
本文作者德鲁·鲁克(Drew Rooke)是一位作家、记者,作品曾入围奈德·凯利奖