旅行者1号同位素电池衰减 NASA深空信号将在2030年代永久切断

我们与旅行者1号的通信还能保持多久？ — 司文的不思议世界

司文的不思议世界

由于机载核电池供电能力已跌破200瓦且不可逆衰竭，人类与距离地球258亿公里的旅行者1号之间仅剩不足十年的通信窗口。

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Key ideas

  • 旅行者1号已飞抵距地约258亿公里深空，以每秒约17公里的极速飞行，单程无线电信号光速延迟已达约23小时。 (0:00)
  • 两艘探测器依赖钚-238放射性同位素热电发电机（RTG）供电，输出功率已从发射初期的约470瓦衰减至不足200瓦。 (9:32)
  • 旅行者1号目前仅剩2台科学仪器仍在运行，预计到2030年代所有载荷与通信将彻底断绝，剩余联络时间已不足十年。 (13:38)
  • 虽然探测器已穿越太阳圈顶层进入星际空间，但要穿透太阳系真正的引力边界奥尔特云仍需漫长的3万年左右。 (4:47)

Detailed notes

## Background 该视频由 YouTube 频道“司文的不思议世界”于 2026 年 8 月 25 日发布。视频简介简明标示核心主题为“旅行者号”，并附带了作者频道关于地球、太阳系内外探索等系列科普影片的播放列表链接。

## TL;DR 视频回顾了旅行者1号和2号自1977年借助175年一遇的“行星连珠”发射升空以来的传奇旅程，解析了它们探访木星、土星、天王星与海王星等气态行星的科学壮举。内容详细剖析了旅行者1号穿越太阳圈边界、在数百亿公里外依靠微弱22瓦信号与地球深空网络（DSN）保持通信的物理机制，以及面对核电池衰减、天线偏转和内存芯片故障时的多次惊险救援。最后指出，随着放射性同位素热电发电机能量见底，人类与这艘最远探测器的通信倒计时已不足十年，它即将迎来无声的终局。

## Atmosphere & style 全片弥漫着深邃宏大的宇宙史诗感与充满敬畏的浪漫主义情怀，旁白叙述沉稳、条理清晰，在严谨的技术原理解析中穿插着极具张力的叙事反差。从回望地球“黯淡蓝点”的无尽孤独，到跨越数十载、用不到现代手机万分之一算力与星际严苛环境抗衡的工程救援，情绪曲线在惊险与温情之间平缓流转。整部影片带给观众一种近乎告别的肃穆与苍凉，既让人真切体会到星际空间的冰冷荒芜，又为人类智慧渺小而坚韧的探索意志深深震撼。

## Bulletin - [00:00](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=0s) 旅行者1号已飞抵距地约258亿公里深空，以每秒约17公里的极速飞行，单程无线电信号光速延迟已达约23小时。 - [09:32](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=572s) 两艘探测器依赖钚-238放射性同位素热电发电机（RTG）供电，输出功率已从发射初期的约470瓦衰减至不足200瓦。 - [13:38](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=818s) 旅行者1号目前仅剩2台科学仪器仍在运行，预计到2030年代所有载荷与通信将彻底断绝，剩余联络时间已不足十年。 - [04:47](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=287s) 虽然探测器已穿越太阳圈顶层进入星际空间，但要穿透太阳系真正的引力边界奥尔特云仍需漫长的3万年左右。

## Key takeaways - [00:00](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=0s) 旅行者号编号反映的是轨道优先级而非发射顺序，晚发射16天的旅行者1号因近距离探测土卫六的最高优先级而走更快路线。 - [00:00](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=0s) 两艘探测器抓住了175年一遇的四颗气态巨行星同侧连珠窗口，借助连续引力弹弓加速才得以逃逸太阳系。 - [02:30](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=150s) 旅行者1号为探测土卫六泰坦而被甩出黄道面，放弃探访外侧冰巨星，旅行者2号因而成为唯一造访过天王星与海王星的探测器。 - [04:47](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=287s) 1990年旅行者1号在60亿公里外拍摄了包含地球“单个像素”黯淡蓝点的太阳系全家福，随后永久关闭相机以节约电力。 - [04:47](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=287s) 太阳圈是太阳风构成的等离子体气泡，与太阳系引力边界（距太阳约2光年的奥尔特云）在空间范围与时间尺度上有本质不同。 - [07:23](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=443s) 旅行者1号仅靠一面3.7米天线与约22瓦发射功率向地球联络，信号强度受平方反比定律衰减后极其微弱。 - [07:23](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=443s) NASA深空网络（DSN）通过经度互隔120度的三大70米口径地面站交接，实现对旅行者1号24小时不间断的微弱信号捕获。 - [09:32](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=572s) 外太阳系无法使用太阳能，RTG电池中钚-238的持续衰变与热电偶老化迫使工程师持续关停非核心设备以保全系统运作。 - [09:32](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=572s) 地面工程师近年成功排除了旅行者2号天线偏转2度失联、旅行者1号飞行数据系统内存芯片故障等多次致命硬件与控制危机。 - [09:32](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=572s) 为防止推进器管路沉积物彻底堵塞，NASA修改了单组元联氨点火控制算法，成功为探测器姿控争取了约5年额外寿命。 - [13:38](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=818s) 两艘探测器整机内存仅约68 KB且设计寿命仅为5年，却以古老硬件顽强运作近半个世纪，成为人类目前唯一触及真正星际介质的先锋。

## Detailed walkthrough ### [00:00](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=0s) 孪生探测器的发射与罕见的引力弹弓轨道

1977年，人类向深空发射了一艘承载特殊使命的飞行器——旅行者1号（Voyager 1）。如今它正以每秒约17公里的极速向太阳系外疾驰。截至视频录制时的8月份，它与地球的距离已经达到258亿公里，是目前距离地球最遥远的人造物体；仅仅两年前这个数字还是240亿公里，很快就将突破300亿公里大关。然而令人好奇的是，后发射的探测器被冠以“1号”，而率先升空的却是“2号”：1977年8月20日旅行者2号成功升空，约两周后的9月5日旅行者1号才紧随其后。实际上，编号代表的是任务的优先级与飞行路线，而非发射时序。旅行者1号的核心任务是近距离探测土卫六“泰坦”（Titan），为了确保这一最高优先级的科学目标万无一失，NASA为其设计了一条速度更快、更为直接的飞行轨道，这让旅行者1号即便晚出发16天，却反而比2号更早抵达木星和土星。

两艘探测器在物理构造与工程设计上几乎完全一致，但仅凭它们自带的发动机燃料，根本不可能获得逃逸太阳系所需的巨大速度。为此，NASA耐心等待了一个整整175年才遇一次的“行星连珠”发射窗口——20世纪70年代末期，从地球望去，太阳系内的四颗气态巨行星（木星、土星、天王星、海王星）恰好全部运行到了太阳的同一侧，并且近乎排列在同一条直线上。这一罕见几何构型意味着，探测器只需借助一次又一次的行星“引力弹弓”加速，就能在短短十年内顺访全部四颗气态巨行星。如果错过这趟深空快车，人类下一次等待相同机会就要等到22世纪50年代（2150年代）。

```mermaid flowchart TD accTitle: Voyager Mission Trajectory and Planetary Alignment accDescr: Diagram illustrating the launch priority, planetary gravity assists, and mission path divergences between Voyager 1 and Voyager 2.

subgraph Launch["1977年发射"] V2Launch["旅行者2号 (8月20日发射)"] V1Launch["旅行者1号 (9月5日发射<br/>轨道更快·优先级更高)"] end

subgraph GasGiants["气态行星引力跳板"] JUP["木星 (1979年)"] SAT["土星 (1980年)"] end

subgraph Divergence["关键轨道抉择"] Titan["近距离飞越土卫六泰坦<br/>(借土星引力甩出黄道面)"] OuterGiants["天王星 (1986年) & 海王星 (1989年)"] end

subgraph DeepSpace["飞向星际空间"] V1Escape["旅行者1号<br/>速度 17 km/s · 飞离黄道面"] V2Escape["旅行者2号<br/>速度 15.4 km/s · 唯一探访两颗冰巨星"] end

V1Launch --> JUP V2Launch --> JUP JUP --> SAT SAT -->|"旅行者1号任务优先"| Titan SAT -->|"旅行者2号继续沿黄道飞行"| OuterGiants Titan --> V1Escape OuterGiants --> V2Escape ```

[02:30](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=150s) 探访气态行星：木星、土星与海王星的史诗之旅

1979年1月，旅行者1号顺利抵达木星，向地球传回了人类有史以来第一批近距离木星图像，揭示出木星同样拥有昏暗的行星环，并在木卫一（Io）上首次观测到了活跃的地外火山喷发。1980年11月，旅行者1号抵达土星，拍摄下令人屏息的土星环细节，并发现了依靠自身引力维持光环边缘形态的“牧羊犬卫星”（shepherd moons）。更具决定意义的是它对土卫六泰坦的极限飞越：探测器精确测定了泰坦的大气密度、成分、温度及其质量，但因其极其浓厚的大气层遮蔽，当时未能拍到地表图像。为了实现对土卫六的近距考察，旅行者1号不得不借助土星引力大幅改变轨道，被猛烈甩出了黄道面，彻底失去了顺道飞往天王星与海王星的机会。

由于旅行者1号圆满达成了土卫六探测的首要任务，旅行者2号得以保留原有黄道面轨道，继续执行探访外侧冰巨星的宏伟旅程。1986年1月，旅行者2号以距离云顶仅约8.1万公里的高度掠过天王星，测量了其大气风速与云层结构，一口气发现了11颗新卫星和2条新的天王星环。三年后的1989年8月，它又飞越海王星，一举成为人类历史上首个、也是迄今唯一一个近距离造访过天王星与海王星的探测器。尽管出发更晚，速度更快的旅行者1号（约17 km/s）始终稳居深空距离榜首；相比之下旅行者2号的速度约为每秒15.4公里。看似仅仅每秒1.6公里的速度差，若站在旅行者2号的视角凝望，旅行者1号只需一秒就能拉开1.6公里的距离，历经数十年累积，两者的距离差距已极为悬殊。

[04:47](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=287s) 黯淡蓝点与跨越太阳圈边界

1990年2月14日，旅行者1号在距离地球约60亿公里的太阳系边缘回望故乡，拍摄了包含64张照片的“太阳系行星全家福”。在这组历史性的合影中，水星因离太阳太近被强光湮没，火星因处于同侧背光无法显现，而承载着人类全部悲欢离合的地球，在浩瀚背景中仅仅缩减为一个只有单个像素大小的微弱光点——“这就是我们的家园，这也是旅行者1号送给地球的最后一份礼物。”拍完这组绝版照片后，为了最大限度节约能源，探测器的照相机被指令永久关闭，在无垠黑暗中继续向星际空间滑行。

科学上必须明确区分“太阳圈”（Heliosphere）与“太阳系”（Solar System）。太阳圈是太阳风（即日冕层喷射出的等离子体流）向外扩张所能笼罩的气泡状物理范围；由于太阳正以约每秒220公里的速度绕银河系中心公转，太阳风与星际介质迎面碰撞便形成了这一保护性屏障。旅行者2号搭载的等离子体科学实验仪（PLS）在2018年10月5日记录到周围太阳风粒子密度骤降、而来自银河系的高能宇宙射线急剧增加，确证其正式跨越太阳圈顶层（Heliopause）进入星际空间；而旅行者1号上的同类仪器早在1980年便已彻底损坏，科学家只能通过间接数据推断其出圈时间。

- **太阳系真边界**：真正的引力物理边界是奥尔特云（Oort Cloud），分布着大量冰质天体，是长周期彗星的发源地。 - **漫长的时间尺度**：奥尔特云最外缘距太阳约10万个天文单位（约2光年）；旅行者1号大约还需要飞行300年才能进入奥尔特云内边缘，而要完全穿透奥尔特云飞出太阳系，则需要漫长的3万年左右。

[07:23](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=443s) 跨越数百亿公里的脆弱通信：DSN与平方反比定律

旅行者1号与地球联络的唯一纽带是一面直径3.7米的高增益抛物面天线，该天线在姿控系统的严密维持下始终精准对准地球。不可思议的是，这根穿越星际的通信天线，其无线电发射峰值功率仅仅只有大约22瓦，比寻常家用照明的LED灯泡还要低。无线电信号以光速在宇宙真空中传播，从地球传到月球仅需1.3秒，传到火星只需5至20分钟，而从两百多亿公里外的旅行者1号传回地球，单程就需要大约23个小时。这意味着地面控制中心向它发送一条指令，必须耐心等待将近整整一天探测器才能接收，双向确认一次则需耗费接近两天。

```mermaid flowchart LR accTitle: Deep Space Network 24-Hour Earth Coverage accDescr: Diagram showing the 120-degree distribution of Deep Space Network ground stations ensuring continuous 24-hour contact with Voyager 1 as Earth rotates.

subgraph DSN["NASA 深空网络 (DSN) · 70米口径天线"] Goldstone["美国戈德斯通站"] Madrid["西班牙马德里站"] Canberra["澳大利亚堪培拉站"] end

EarthRot["地球自转 (相隔约120度)"] --> DSN DSN <==|"22瓦微弱微波信号<br/>光速单程约23小时"==> Voyager["旅行者1号<br/>(3.7米高增益天线)"] ```

根据电磁波传播的“平方反比定律”，无线电波的能量密度随着传播距离的平方而急剧衰减——距离拉长10倍，信号强度就会暴跌至原先的百分之一。历经250多亿公里的空间稀释，旅行者1号传回地球的22瓦电波已微弱到近乎无法感知的背景杂音。为了捕获这缕极端虚弱的电波，NASA动用了深空网络（DSN）：在地球表面互成120度经度分布的美国戈德斯通、西班牙马德里以及澳大利亚堪培拉三处地面站，均配备了口径达70米的巨型抛物面天线。随着地球昼夜自转，三大台站轮流交接，从而在任意时刻都能保持至少一个地面站视线对准远方的深空探测器，实现24小时不间断守候。

[09:32](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=572s) 核电池供电衰减与多次致命危机救援

在外太阳系荒原，太阳辐射已微弱到无法支持太阳能电池板工作，旅行者系列只能完全依赖放射性同位素热电发电机（RTG）。它并非核裂变反应堆，而是利用钚-238（Plutonium-238）在自然放射性衰变过程中产生的自发热能，通过热电偶材料将其转化为电能。1977年发射之初，RTG发电功率约有470瓦，但随着半衰期衰变以及热电元件老化，如今供电量已断崖式下跌至不足200瓦。为延缓这台在太空中“入不敷出”的老旧机器走向停摆，NASA工程师不得不提前关停了大部分非核心机载设备，将残余电力死死护卫给关键科学仪器与深空通信系统。

漫长的星海航行中，两艘老迈的探测器多次直面死亡危机，全凭工程师跨越星际的排障智慧化险为夷： - **旅行者2号天线偏转危机（2023年7月）**：地面发送的错误代码导致探测器天线姿态偏离地球方向仅仅约2度。在超过240亿公里的距离下，哪怕如手机长焦微晃般的微小偏差，也会导致波束完全脱离地球视线，通信瞬间中断。十余天后的8月1日，深空网络意外捕获到了极其微弱的载波信号；堪培拉巨型天线随即以超大发射功率“怒吼”发射纠偏指令。凭借40多年前设计时深植于系统内部的容错恢复程序，探测器成功执行重置，天线重新锁定地球。 - **旅行者1号数据乱码危机**：数月之后，旅行者1号传回地球的所有工程与科学数据全数退化为毫无意义的二进制“乱码”（0和1的异常死循环）。历经数月逐段排查，工程师锁定其飞行数据系统（FDS）中有一块内存芯片物理损坏。NASA团队通过编写精妙补丁，绕过损坏的存储单元重新路由数据处理流程，成功令其恢复了正常的遥测通信。 - **姿态微调推进器管路老化**：为使天线始终精准对准地球，微型单组元联氨推进器需要间歇性微量点火。数十年工作导致推进器内部管道沉积物严重集聚，面临彻底堵塞的风险。NASA为此修改了点火逻辑，通过“延长单次点火时长、减少总点火频次”的方式减缓沉积速度，这一改动成功为推进系统争取了约5年的额外寿命。

[13:38](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=818s) 传奇终局：不到十年的倒计时与永恒印记

目前旅行者1号仅剩2台科学仪器尚在维持运转，旅行者2号则保留了3台。伴随同位素温差电池热功率的不可逆衰竭，预计到21世纪30年代（2030年代），两艘探测器上所有承载观测使命的科学载荷将被逐一关闭，直至电力耗尽彻底陷入死寂。“保守来说，我们与它们之间的通信联系，只剩下不到十年了。”

这两艘探测器原本设计的额定服役期只有短短5年，然而它们在极端严酷的深空环境中顽强巡航了近半个世纪。若以当下的眼光审视，70年代顶尖航天工程的算力在今天显得不可思议地原始：整机内存容量仅有区区68 KB左右，通信带宽甚至不到现代智能手机的八千分之一，其处理能力远逊于我们口袋里最廉价的电子设备。然而，正是这样两台用古老硬件拼装起来的“远古遗迹”，却飞跃了数百亿公里的黑暗深渊，成为人类文明目前唯一探触真正星际介质的先锋。在不远的将来，最后的无线电信号终将隐入银河系的宇宙杂音之中，但旅行者号所刻下的，是地球智慧生命第一次踏出摇篮、涉足星际深处的永恒足迹。

## Notable quotes > [04:47](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=287s) 这就是我们的家园，这也是旅行者1号送给地球的最后一份礼物。

> [13:38](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo&t=818s) 保守来说，我们与它们之间的通信联系，只剩下不到十年了。

## Mentioned 旅行者1号 (Voyager 1), 旅行者2号 (Voyager 2), NASA (美国国家航空航天局), 土卫六泰坦 (Titan), 木星, 土星, 天王星, 海王星, 木卫一 (Io), 太阳圈 (Heliosphere), 太阳圈顶层 (Heliopause), 奥尔特云 (Oort Cloud), 等离子体科学实验仪 (PLS), 深空网络 (DSN), 戈德斯通地面站 (Goldstone), 马德里地面站 (Madrid), 堪培拉地面站 (Canberra), 放射性同位素热电发电机 (RTG), 钚-238 (Plutonium-238), 飞行数据系统 (FDS)

## Video description 旅行者号

其他主题的影片：

🌍地球上的故事：https://www.youtube.com/playlist?list=PLVhoLpJdzj5PTzASINCipb3yGXx1AFKp3 🪐太阳系外的故事：https://www.youtube.com/playlist?list=PLVhoLpJdzj5MMF6QyvDr9K0BTScsY37Dv 🌞太阳系内的故事：https://www.youtube.com/playlist?list=PLVhoLpJdzj5OcP4NmS9aC_GIKuKf6rAZT

[Source](https://www.youtube.com/watch?v=5H48-16dYZo)

中文简报

旅行者1号同位素电池衰减 NASA深空信号将在2030年代永久切断 由于机载核电池供电能力已跌破200瓦且不可逆衰竭，人类与距离地球258亿公里的旅行者1号之间仅剩不足十年的通信窗口。 视频回顾了旅行者1号和2号自1977年借助175年一遇的“行星连珠”发射升空以来的传奇旅程，解析了它们探访木星、土星、天王星与海王星等气态行星的科学壮举。内容详细剖析了旅行者1号穿越太阳圈边界、在数百亿公里外依靠微弱22瓦信号与地球深空网络（DSN）保持通信的物理机制，以及面对核电池衰减、天线偏转和内存芯片故障时的多次惊险救援。最后指出，随着放射性同位素热电发电机能量见底，人类与这艘最远探测器的通信倒计时已不足十年，它即将迎来无声的终局。 旅行者1号已飞抵距地约258亿公里深空，以每秒约17公里的极速飞行，单程无线电信号光速延迟已达约23小时。 (0:00) 两艘探测器依赖钚-238放射性同位素热电发电机（RTG）供电，输出功率已从发射初期的约470瓦衰减至不足200瓦。 (9:32) 旅行者1号目前仅剩2台科学仪器仍在运行，预计到2030年代所有载荷与通信将彻底断绝，剩余联络时间已不足十年。 (13:38) 虽然探测器已穿越太阳圈顶层进入星际空间，但要穿透太阳系真正的引力边界奥尔特云仍需漫长的3万年左右。 (4:47)

Reading summary

旅行者1号与2号探测器借助罕见的行星引力弹弓已在深空巡航近半个世纪，但受制于核电池功率衰减与硬件老化，人类与它们的通信预计将在2030年代彻底走向终结。 轨道规划与气态巨行星考察 (0:00) 两艘旅行者号探测器在物理构造上几乎完全相同，其发射窗口利用了太阳系四颗气态巨行星约175年一遇的同侧排列几何构型，借助引力弹弓在十年内完成了顺访。1977年9月5日晚于2号发射的旅行者1号被赋予了更高的科学优先级，NASA为其设定了更直接、更迅速的轨道，以优先飞越土卫六泰坦；此次飞越使1号被甩出黄道面，彻底放弃了探访天王星和海王星的机会。旅行者2号则保留在黄道面轨道上，于1986年和1989年先后掠过天王星与海王星，成为迄今唯一造访过这两颗冰巨星的人造飞行器。目前旅行者1号速度达每秒约17公里，与地球距离已达258亿公里，稳居最遥远人造物体的地位。 跨越太阳圈与星际通信机制 (4:47) 1990年旅行者1号在距地球约60亿公里处拍摄了包含地球仅占单像素的“太阳系全家福”，随后永久关闭了相机。科学上太阳圈由太阳风与星际介质碰撞形成，旅行者2号于2018年通过等离子体仪器实测出圈，而1号同类仪器早在1980年损坏，仅能间接推断。真正的太阳系引力物理边界为奥尔特云，最外缘距太阳约10万个天文单位；旅行者1号飞抵其内缘仍需约300年，完全飞出则需约3万年。在通信层面，探测器仅凭一台功率约22瓦、直径3.7米的高增益天线发射信号，依据平方反比定律衰减后，单程光速耗时约23小时，需要地球上美国戈德斯通、西班牙马德里和澳大利亚堪培拉三处配备70米口径天线的深空网络台站以120度间隔接力捕获。 核电衰减与多次工程危机排除 (9:32) 探测器完全依赖以钚-238衰变供热的放射性同位素热电发电机（RTG）运行，供电能力已从发射时的约470瓦断崖式跌至不足200瓦，促使地面团队关闭大部分非核心载荷。面对超长服役带来的故障，工程师数次完成星际排障：2023年7月旅行者2号因错误指令天线偏转约2度失联，地面后通过堪培拉台站强力发射重置指令纠偏成功；旅行者1号则因飞行数据系统（FDS）单颗内存芯片损坏导致传回二进制乱码，工程团队编写补丁绕过坏块恢复通信；此外，针对微型联氨推进器管道沉积物堵塞风险，控制中心通过延长单次点火时间并减少总频次，为其争取了约5年的寿命。 十年内失联的倒计时归宿 (13:38) 当前旅行者1号仅剩2台科学仪器运行，旅行者2号保留3台。由于同位素电池电量持续不可逆衰竭，预计到2030年代，所有科学仪器都将被迫停运，两艘探测器与地球的通信时间保守估计只剩不到十年。两艘探测器的原始设计寿命仅有5年，硬件内存仅约68 KB且带宽极窄，但作为人类率先涉足星际空间的探测器，其最终将在电力归零后隐入宇宙杂音，留下进入星际介质的足迹。 旅行者号的深空通信终局已不可避免，尽管预计其探测载荷与无线电联络将在2030年代全面归零，但作为穿行于星际空间的物理实体，它们将继续在数万年的时间尺度上向奥尔特云外滑行。

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[4:47] 这就是我们的家园，这也是旅行者1号送给地球的最后一份礼物。 [13:38] 保守来说，我们与它们之间的通信联系，只剩下不到十年了。

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[0:00] 大家好,我是斯文1977年的时候,人类发射了一艘比较特殊的探测器叫旅行者一号这艘探测器现在正在以每秒17公里的速度远离地球截止到今天8月份,它距离地球258亿公里是目前距离地球最远的人造物体两年前,它到地球的距离还是240亿公里现在已经快260亿公里了再过几年应该就要突破300亿公里了每年看着这个公里数不断的增加我就在想旅行者一号离我们这么远我们在地球上是靠什么跟它保持联系的呢这种联系将来又能持续多久1977年8月20号旅行者二号成功发射大约两周之后9月5号旅行者一号也成功发射我看很多人好奇为什么先发射的叫二号其实这个编号一号和二号代表的是任务的优先级和飞行路线并不是谁先发射的谁就是一号旅行者一号的任务路线是木星土星土一六旅行者二号的任务路线是木星土星天王星海王星因为纳萨这次任务的主要目标就是探测土一六太坦所以旅行者一号任务的优先级是要更高的如果旅行者一号没有完成任务的话那二号就得去而且为了保证能完成对土一六的探测纳萨让旅行者一号走了一条速度更快的轨道所以旅行者二号虽然是先发射的但其实是旅行者一号先到的木星和土星不过他们两个在设计上几乎是完全一样的但是单靠探测器自身的发动机是不足以让它获得足够速度的所以NASA等待了一个百年难遇的发射窗口也就是20世纪70年代的后期当时从地手上看太阳系的四个气态行星木星 土星 天王星和海王星的位置会同时位于太阳的同一侧而且几乎是在同一条纸线上这期间只要一个探测器利用行星的引力就能在十年之内一路访问四颗七台行星这个机会非常难得下一次是在2150年代1979年1月旅行者一号成功到达木星并且传回了木的照片。人类第一次近距离的看到了这个巨大的气台行星。我们发现原来木星也有行星环,而且旅行者1号在木卫衣上看到了火山活动。离开木星之后1980年11月旅行者一号到达了土星拍到了非常壮观的土星环而且还在土星环里发现了一些小卫星这些卫星叫木羊卫星它们可以利用自身的引列帮助维持土星环的结构那最重要的是旅行者一号成功飞越了土位6泰坦在飞越的过程中旅行者一号探测到了它的大气密度成分还有温度而且精确的测量了土一六的质量但是因为它的大气太厚了所以没能拍到它的表面图像如果旅行者一号一直沿原路线飞的话它其实也是有机会去天王星和海王星的但是为了能更靠近土一六旅行者一号利用土星的引力改变了轨道导致它被甩出了黄道面往太阳系外面飞了因为旅行者一号顺利的完成任务所以旅行者二号也有条件去天王星和海王星了1986年一月他成功飞了天王星当时他距离天王星云顶的距离只有大约8万1000公里他测量了天王星的大气成分风速 云层结构发现了11颗新的小飞行和两条新的天王星环三年后1989年的八月他又飞越了海王星成为了人类历史上第一个也是唯一一个近距离探索过这两颗气态行星的探测器旅行者一号虽然比二号晚发是16天但实际上它现在是离地球最远的因为我们刚才说了它的速度更快旅行者一号的速度大约是每秒17公里但是旅行者二号的速度大约是每秒15.4公里每秒差了1.6公里感觉速度差的好像是不多但是时间一长,这个差距慢慢就出来了如果我们站在旅行者2号上去看旅行者1号的话大家可以看到,只需要一秒,它就已经飞到1.6公里之外去了1990年2月14号旅行者1号在距离地球大约60亿公里的位置回头朝着它来的地方拍下了最后一组照片这组照片一共是64张 [5:00] 这64张照片放在一起其实就是一张太阳系行星的全家福水星和火星一个因为离太阳太近另一个因为跟旅行者一号都在太阳的同一侧所以在照片中都无法看到而地球在照片中只是一个像素大小的光点这就是我们的家园这也是《李逊者一号》送给地球的最后一份礼物在拍完这组照片不久之后为了省电他的照相机被永久的关闭了然后继续飞起太阳系拜拜这两艘碳子器目前都已经穿过了太阳圈进到了星际空间大家注意,太阳圈跟太阳系是两个东西,太阳圈是太阳风能影响到的一个范围,而太阳风本质上其实就是太阳外层大气中的等粒子铁不断向宇宙扩散形成的。但是太阳啊,它并不是静止不动的他在释放太阳风的同时也在绕着银河系的中心运行,运行速度大约是每秒220公里。在它运行的过程中太阳风就会和星际空间中的物质发生碰撞形成一个类似气泡的结构这个就是太阳雀旅行者1号和2号就是穿越了太阳圈的边界去到了星际空间但是我们是怎么知道探测器已经离开太阳泉了呢旅行者2号上装了一个特殊的仪器叫等粒子体科学实验仪它能测量太阳风的粒子速度、密度和温度从而判断出探测器周围的环境但是旅行者一号身上也装了只不过他身上的这个1980年的时候就已经坏掉了2018年10月5号这天,旅行者2号的这个仪器突然发现,它周围的太阳风粒子数量在迅速下降,而来自银河系的宇宙射线在增加。所以这就证明旅行者2号已经穿过了太阳圈的边界,进到了星际空间。但是太阳系的范围就要比太阳圈大很多很多了目前我们认为太阳系真正的边缘是奥尔特云这里有很多的冰质天体也被认为是长周期彗星的源头它的最外层到太阳的距离大概是10万个天文单位也就是大于两光年非常的远估计旅行者一号还要飞大约300年才能到奥尔特云的最内侧而他想要完全穿过奥尔特园,还需要大约三万年的时间,等那个时候他才是真正的离开了太阳系。旅行者1号上面有一台直径3.7米的高增益天线这个天线的方向它不会随便的指向别的地方只会指向地球NASA就是靠着这根天线跟旅行者一号通信的但是这个天线啊它的无线电发射功率最高只有大约22万比很多家里用的LED灯泡的功率还低旅行者一号发出的信号需要大约23个小时地球才能收到那反过来也一样假如我们今天给他发送了一条指令那要等将近一天他才能收到无线电信号在宇宙里也是以光速传播的而光速从地球到月球只需要大约1.3秒到火星也只需要5到20分钟但是到旅行者一号需要将近一天的时间所以大家从这一点也能感受到旅行者一号离我们真的是非常非常远不知道大家有没有注意过一个现象,远处的光看起来其实是越来越暗的无线电也是一样因为无线电荷光本质上都是电磁波它的强度会随着距离的平方的增加而减弱这就是平方反比定律也就是说距离增加10倍信号强度就会下降100倍所以旅行者一号发出的22瓦的无线电波,经过200多亿公里的传播之后到地球的时候已经变得非常非常微弱了那NASA为了接手旅行者一号传回来的这么微弱的信号他们建了一个深空网络系统第SN这个网络系统是由三个大型天线组成的这三个大型天线的配置都差不多,直径都是70米,分别在美国、西班牙和澳大利亚。这三个天线在地球上相隔大约120度,随着地球的自转,总有至少一个天线是能跟旅行者一号保持联系的。这样就实现了我们跟他的24小时通信好那其实升空网络这套系统并不是单独为了旅行者一会建设的而是所有去到木星以外的探子器都是用的这套系统跟地水通信的但是旅行者一号既要往地球发送信号,还得让他上面的科学仪器保持工作所以它的电力也必须要能供应上但是一个1977年发射的探测器,他的店里到底还能坚持多久呢?一般探测器都会优先用太阳能供电但是旅行者一号离太阳太远了所以基本是没法用太阳的供电了所以NASA给旅行者一会儿用的是核能发电但不是和裂变它搭载的是放射性同位素热电发电机RTG,它用的是Bur-300mm [10:00] 放射性衰变产生的热能然后把它转换成电能1977年刚发射的时候它的发电量大约是470瓦但是过去这么多年之后随着BOR38的不断衰竭RTG的发电量也在逐渐下降现在它的发电量跟刚开始比少了一半多了已经不到200瓦了最开始NASA估计它的电力只能运行到2025年所以为了延长它的使用寿命NASA关掉了一些优先级比较低的设备把剩下这些有限的电力留给了关键的科学仪器和通信系统保证它能正常的向地球发送数据但是在宇宙飞行的这几十年里,这两艘探字器也出现过故障比方说2023年7月21号的时候旅行者2号就出现过一次非常严重的通信故障因为程序错误导致它的天线方向偏离了地球大约2度可能很多人觉得踩两度而已应该没关系吧但其实影响非常大如果大家不理解的话可以打开你的手机相机然后把变教背数调到最高这个时候你会发现哪怕你的手指是轻微的动一下画面都会产生非常大的便宜而旅行者2号当时距离地球超过了240亿公里所以这么远的距离即使是两度这样的非常微小的角度偏差也能让探测器完全找不到地球的位置所以当时NASA跟旅行者二十多通信断了但是比较幸运的是大约10天后 8月1号的时候 升空网络系统探测到了旅行者2号非常微弱的信号 这说明他还活着随后NASA用澳大利亚的这个站点给旅行人2发送了一次高功率指令,让它重新调整方向指向地球这套自动恢复机制其实早在40多年前的设计阶段就已经写进旅行者二号了所以他接到地球发送给他的指令之后就可以自动的重置方向几天后旅行者二号调整了姿态把天线重新对准了地球这才恢复了跟地球的同心但是就在几个月之后,旅行者一号又出现了比较严重的通信故障当时他的数据发送系统出现了故障导致旅行者一号传回地球的信息全都变成了乱码NASA这边收到的都是1和0组成的这种不正常的数据就类似二级值格式的这种然后NASA的工程室花了好几个月的时间分析原因最后发现原来是旅行者一号的飞行数据系统的问题旅行者一号有三个主要的计算机系统第一个是飞行数据系统FDS第二个是指令集团机系统 CCS 还有一个姿态控制系统 AACS这次的原因就是FDS中的一部分内存损坏造成的后来NASA给旅行者一号发送指令让他重新调整数据处理的方式绕过损坏的这个地方之后数据就恢复正常了除了已经发生过的故障,NASA其实也预测了这两艘探测器未来可能遇到的一些问题比方说其中一个比较严重的风险就是推进器的老化这个东西是用来控制姿态的因为要保持它的天线始终是指向地球的所以旅行转号就需要这种小型推进器不断的微调自己的方向但它不会长时间的喷射只是在需要调整姿态的时候才会短暂的喷射但是经过几十年的使用啊推进器的内部的燃料管道就会积累很多的沉寂物最准可能会堵塞管道那到时候推进器就没法工作了所以NASA重新修改了控制程序延长了推进器每次喷热的时间他们想通过减少推进器的启动次数来降低管道堵塞的风险NASA估计这个调整能让推积器的寿命延长大约5年旅行者1号和2号虽然克服了很多问题,但是随着距离的不断增加,他们传给地球的信号也越来越弱了。而且他们核电池的发电量也在外面变少,总有一天会没电的。截止到目前旅行者一号身上还有两台仪器在运行旅行者二号身上还有三台仪器在运行但是随着电力的不断下降预计到2030年代这两艘碳测器上所有的科学仪器就会全部关闭最终失去跟地球之间的联系所以旅行者一号和二号还能跟地球保持多久的联系呢?保守来说不到十年了这两艘探测器原本的预计运行事件只有5年但是到明年八九月份的时候就已经运行了五十年了在1970年代那会儿,这两艘碳测器用的是当时最先进的技术但是这些技术放到今天来看的话其实是非常落后的它们的内存容量只有大约68KB跟咱们现在用的智能手机完全没法比通信速度也只有手机的八千分之一但是就是这么两台过时的机器却是人类飞得最远的探测器。目前他们还能靠着微弱的无线电信号跟地球宝石最后的联系。 [15:00] 每一天信号会彻底消失但旅行者号留下来的不只是科学数据,更是人类第一次真正进入星际空间的阻迹。优优独播剧场——YoYo Television Series Exclusive嗯优优独播剧场——YoYo Television Series Exclusiveby bwd6优优独播剧场——YoYo Television Series Exclusive嗯拜拜优优独播剧场——YoYo Television Series Exclusive