以下是 41 年前旅行者 1 号发射时我们对其的评价

1977 年 9 月 5 日，旅行者 1 号发射，彻底改变了我们对太阳系的认识。旅行者 2 号于两周前的 8 月 20 日发射。在两艘飞船离开地球前约一个月， 《大众科学》杂志深入采访了该项目背后的科学家，了解了该项目的计划、NASA 对飞船的目标以及如果旅行者 1 号或 2 号出现问题将会发生什么。文章原文如下：

最长的太空飞行即将开始，它可能会对外太阳系进行为期 12 年的侦察。它被称为“旅行者”号。

这个名字很贴切。这次航行将搭载两艘宇宙飞船，这段旅程已经被称为星际任务的训练期。在它们离开我们的太阳系之前，这些旅行者号将对足够多的行星和卫星进行观察和聆听，迫使天文学家重写他们的文本。

几个月前，旅行者号还被称为“木星-土星水手号”。但“水手号”是另一类航天器，专为飞往内行星而设计。名字被改了。

水手号和旅行者号均由位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室设计委员会和制造设施负责。8 月底和 9 月初（两次发射间隔 12 天），旅行者号将前往一些地区，在这些地区，即使是地球上最好的望远镜也只能提供模糊的线索，让人无法知道那里到底有什么。

詹姆斯·E·朗是一位身材苗条的工程师和行星学家，他在一周前刚刚跑完（并跑赢）了他的第一次波士顿马拉松，他轻轻地拍了拍小小的旅行者号模型。“我不认为这是一次双行星任务，”他解释道。“即使我们不去天王星，这实际上是一次 12 行星任务。”

朗是 JPL-旅行者号团队的科学经理。他欣然承认，去年春天，康奈尔大学的天文学家发现天王星和土星一样有光环（见图），将旅行者号送往天王星甚至海王星的选择突然变得更具吸引力。 （编者注，2017 年：见下图）

事实上，旅行者号可能成为人们期待已久的“大旅行”任务，该任务在 70 年代初获得批准，然后被取消。最初的“大旅行”计划将于 1977 年发射，其轨道包括木星、土星、天王星和海王星，甚至还有冥王星的选择。该计划失败了，但这个想法仍然存在。

“没过多久，我们就对木星-土星双行星探测任务感到兴奋不已，这算是个安慰奖。”朗笑着说，“然后真正的侦查工作就开始了，我们开始研究轨道。

“我们发现了数百个可以带我们到达木星和土星的行星。如果我们唯一关心的是这一点，我们可以在大约 20 分钟内挑选一个。”

但事实并非如此，轨迹分析耗时超过两年。这次深空双任务的关键词是科学，而旅行者号的整个设计和规划中，科学考虑都是放在第一位的。

“当我们开始规划时，我们意识到了伽利略卫星的价值，”朗说。“我们最终找到了可以让每艘航天器都拥有三颗伽利略卫星的轨道。”

这些卫星是环绕木星运行的四颗最大卫星，也是主要目标。其中一艘旅行者号将近距离接近木卫四、木卫三和木卫二；另一艘将观察木卫四、木卫三和木卫四。两艘航天器都将远距离观察第五颗卫星木卫五，并在被送往土星之前近距离观察气态巨行星木星。

加州理工学院物理学家、旅行者号项目科学家爱德华·斯通博士解释了木星卫星为何如此吸引人：

“这些伽利略卫星可能代表了整个太阳系发生事件的一个小规模版本。

“我们预计这些卫星的情况会大不相同。木卫四似乎没有冰，但木卫二和木卫三可能有冰。事实上，木卫三可能有一层浮在液态水上的冰壳。最后，木卫四上的冰一定很脏，因为它的反照率（反射率）很低。”

詹姆斯·朗指出，卫星与太阳系还有另一个相似之处。它们的密度随着轨道距离的增加而减小。

“它看起来可能像火星或月球，”他说，“陨石坑应该很多。木卫三和木卫四看起来更像雪球。但雪球的地质结构是怎样的？陨石撞击雪球后会是什么样子？”

在相机上

旅行者号的相机会告诉我们答案。两台彩色摄像机（一台广角，一台窄角）将传送卫星、行星，甚至可能是土星或天王星环的高分辨率图像。

旅行者号图像与之前两架木星探测器发回的图像之间的差异应该会非常显著。先驱者 10 号和 11 号分别于 1974 年和 1975 年探测了这颗行星，当时只有基本的成像系统。例如，木星的大红斑仅需一帧图像即可完整显示。在旅行者号的最高分辨率下，需要 40 帧图像才能分析大红斑。如此精细的细节只是旅行者号科学回波的重要性的一个体现。

两艘航天器将在最接近行星的几个月前开始对行星目标进行电视直播。

“在木星上，这就像观看一部长达八个月的电影，而不是看几张快照，”科学经理朗说。“我们将能够观察大气的动态，甚至研究单个风暴单元。土星也是如此，但你还要加上光环。”

一磅装两磅

旅行者号的魅力在于它的使命，而不是它的机械。这艘宇宙飞船本身看起来并不引人注目，而且实用，这既因为它的设计高效，也因为我们曾见过类似的飞船驶向行星。

“旅行者号不需要任何技术突破，”项目经理约翰·卡萨尼说。“我们只是把两磅重的东西装进了一个一磅重的袋子里。”

卡萨尼解释说，打包工作的一部分重点是航海者无线电系统。

“我们在放大器上采用了最先进的技术，”他说。“我们的效率提高了 30% 到 35%，而通常只有 20%。”

这一改进，加上旅行者号的超大天线和 NASA 现有的深空网络 (DSN)，使该任务具有终身潜力。科学家将能够在未来 33 年内监测旅行者号的通话，并在整整一个世纪内向其发送指令。只有当旅行者号进入星际空间时，即距离太阳两倍以上的冥王星，它的通话才会丢失。

相同的航天器各携带 10 台仪器，包括电视。加上无线电，它们可以进行 11 项实验。这些设备包括：

• 宇宙射线和低能粒子探测器。这些仪器将观察外行星周围的强辐射场以及它们之间的辐射水平。
• 磁力仪用于分析木星、土星、或许还有天王星和海王星的磁场。磁场强度及其与卫星的相互作用将让科学家了解每个行星深处的情况。
• 光谱仪和辐射计合一。他们将进行的测量包括每颗行星的能量平衡、大气温度和动态以及云层特征。该设备还将让科学家确定行星和卫星大气、表面和环的元素组成。
• 光电偏振仪除其他外，还将测量行星和卫星上层大气中的甲烷、氢和氨。
• 一套射电天文学套件，配有两个 33 英尺长的鞭状天线，用于监测来自木星的强射电爆发以及来自土星、太阳和其他来源的射电发射。
• 一项等离子体实验，用于测量行星际太阳风状况以及风与行星磁场的相互作用。

创世纪

这意味着什么？加州理工学院的斯通博士解释说，旅行者号将寻找有关太阳系形成的线索。这类数据最终将使我们更好地了解地球；它可以产生像对天气模式或矿物分布的新见解一样实用的结果。

例如，当旅行者号于 1980 年和 1981 年抵达土星时，土卫六是主要目标。土卫六半径约为 1800 英里，是太阳系最大的卫星，甚至比水星还要大。而且它有大气层。

“我们对土卫六的大气层了解不多，”斯通说。“但大家都同意，它的密度比火星高得多。据估计，它的密度为地球大气层的 10% 到 50%。”斯通说，旅行者号将分析土卫六的成分，这可能是太阳系形成时最丰富的气体的最佳例证之一。

摄像机和仪器还将探测其他土星卫星——土卫二、土卫三、土卫一和土卫五。天王星的情况尚未确定。

“我们还没有深入设计这种方法，”JPL 的 Long 说道。“在我们完成之前，还有很多事情需要解决。”

由于发现了环，穿越它们变得容易多了，康奈尔大学的天文学家卡尔·萨根称其为“对探索天王星选项极具诱惑力的诱因”。

“显然，外太阳系还有大量未被发现的现象，”萨根说，“我们找到它们的唯一方法就是去那里。”

“外太阳系的条件更接近起源时的情况。那里可能有非常有趣的记录供我们阅读。”

但萨根警告不要对航海者号抱有太高的期望。

“很多人声称，这个或那个任务将成为罗塞塔石碑，揭开太阳系的历史，”他说。“但事实并非如此。”

然而，旅行者号将产生大量新数据。它的轨道包括许多掩星的机会——让航天器从行星、卫星或环后面经过。当这种情况发生时，一些仪器将能够短暂地透过大气层，提供那里的罕见景象。在其他情况下，科学家将观察无线电传输的突然变化。这些变化可以进行分析，以提供有关行星质量和形状的新数据。

在土星和天王星，旅行者号将穿过光环后方。无线电信号的散射将揭示每个光环中碎块的大小。

“如果土星环的单个碎片大小达到 500 米 [1640 英尺]，成像系统就能看到它们，”斯通说。“但大部分尺寸数据将来自无线电掩星。当然，我们可能都会感到惊讶。”

行星学中惊喜不断。天王星环的发现只是最新发现。先驱者 10 号将于 1979 年穿过土星环，或许会提供更多惊喜。但最佳数据将来自旅行者号的访问。

由于轨道不同，第二艘航海者号将首先抵达木星和土星。如果它能顺利完成任务，包括从土卫六 2550 英里范围内通过并被土星环掩星，那么后面的航海者号就可以重新瞄准目标，利用土星的引力推动它飞向天王星。（领先的航海者号离开土星后将继续向恒星飞去。）

但选择天王星意味着放弃第二次近距离观察土卫六和第二次环掩星。即便如此，最初的计划都指向天王星：为了避免任务早期可能造成的损害，天王星候选目标远离木星的辐射危险。

如果一艘航海者号由于助推器或航天器故障而失踪，会发生什么情况？

“我不知道，”卡萨尼承认，“但为了访问天王星，我们会面临很大的压力，不得不放弃土星任务。”

任务规划师查尔斯·科尔哈斯考虑了各种可能性。“如果我们要放弃土星的任何东西，我们最好确保我们有一艘足够健康的航天器可以送我们去天王星。”

但天王星也不是终点。旅行者号可以继续前往海王星，于 1989 年到达那里。然后它也会前往其他星球。

而在外太空的某个地方，也许当它穿过某个遥远的星系时，旅行者 1 号或 2 号可能会带来最后的惊喜。因为每个旅行者号上都附有一张金属唱片母带。唱片的内容由卡尔·萨根领导的团队挑选，包括古典音乐、自然和人造声音，以及足够的科学编码数据，足以让其他文明了解地球和地球人。

查尔斯·科尔哈斯对旅行者号任务及其长期影响进行了思考：“做任何事，都有很多权衡，”他说。“但这确实是星际旅行的训练期。”