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飛227億公里後,旅行者1號突然聽到神秘嗡嗡聲,究竟怎麼回事?

PubDate:2021-05-18

1977年9月5日,美國宇航局(NASA)旅行者1號探測器發射升空,在探測了木星、土星系統後,已沖出日球層頂,進入了星際空間。到今天為止,旅行者1號已到達了離地球227億公里外的宇宙空間,並且還在以61048公里/小時的速度,高速航行,是迄今為止人類製造的飛得最遠的飛行器。

旅行者1號裝備了3個放射性同位素熱電機,也就是我們俗稱的核電池,44年來,隨著核燃料的衰變,電力也越來越弱,目前已有一半的科學儀器停止運行。然而就是剩下的這些儀器,最近又給科學家們帶來了意外的驚喜,此前主要用於考察木星、土星、天王星、海王星電子密度分佈及粒子相互作用的等離子波系統(PWS),竟然傳來了意外的神秘嗡嗡聲,科學家們正在對此進行研究,希望找到這些信號的最終來源。

這項研究來自康奈爾大學天文學博士生斯特拉·科赫·奧克(Stella Koch Ocker)領導的團隊,是在研究等離子波系統傳來的最新資料時偶然發現的。

雖說偶然,但奧克和她的同事們實際有備而來,他們希望能找到新的信號,因而更仔細地檢查了這些資料,結果發現了一個持續的微弱嗡嗡聲,僅僅略高於儀器能夠記錄到的閾值。

進一步的審視發現,這個等離子體波的嗡嗡聲與旅行者1號以前捕捉到的輻射明顯不同,佔據了一個異常狹窄的,約為3khz的頻率頻帶。在回溯以往的資料後,研究人員發現,這個嗡嗡聲從2017年就出現了,已伴隨旅行者號飛行了大約15億公里,10個天文單位的距離。

奧克驚喜地認為,

旅行者1號可能已經成功接收到了星際空間中等離子體的環境波,這種波可能是一種質子和電子的混合,最有可能是電子的熱運動產生的。然而這種嗡嗡聲產生背後的機制是什麼,研究人員卻還無法給出答案,隨著旅行者1號未來傳回越來越多的資料,科學家們認為有望限制其特性和來源。

這項研究無疑具有重要意義。這是人類的探測器首次突破太陽系日球層頂的范圍,進入星際空間,旅行者1號發回的資料,也是人類對星際空間中物質密度進行的首次測量,未來對這些資料的研究結果,將有助於我們理解太陽系邊界的究竟有些什麼物質,密度有多大,星際介質之間是如何相互作用的,或許還有助於我們理解恒星形成等更基本的過程。

更令人驚歎的是,旅行者1號的設計壽命僅為4年,卻已經在太空中飛行了44年,依然一如既往地穩定。這是因為它需要進行頻繁的開關,工程師們認為系統在太空環境中會出現老化,從而得出了其壽命大約為4年的結論。

但在設計製造時,其部件確實都精益求精,具有極高的可靠性,並留了很大餘地。

所以科學家們對其4年的工作壽命極具信心,但卻完全沒有想到,在嚴酷的太空環境中它竟然飛行了44年,而且還依然如此地出色和穩健,不斷地為我們帶回太陽系外,星際空間的知識,

可以說已遠遠超出了其設計時預期的科學回報。目前旅行者1號的鈈-238燃料還剩70.8%,到2050年剩56.5%,但可能會在2025年到2030年之間,因電力不足而關閉所有儀器,不再向地球傳回任何資料。

但旅行者1號無疑已極度成功了,那麼這其中究竟有什麼訣竅呢?科學家們認為,不斷總結經驗、認真進行測試、使用成熟技術以及精益求精設計製造是成功的關鍵,而這不也正是我們做每件事情都該做到的嗎?

這項研究發表在5月10日的《自然-天文學》雜誌上。