233億千米外的旅行者一號:突然發回無法解碼信息,究竟遭遇了什麼?

2022年5月18日,NASA在其官網上突然發出了一讓人有些震驚的新聞,1977年發射的旅行者一號探測器,突然發回一堆讓科學家無法解碼的信息!

問題是它早已經飛出了太陽系,居然還發回一堆無法解碼的垃圾信息,究竟發生了什麼?NASA的科學家也想搞明白!

承載人類「希望」的旅行者一號

旅行者系列有兩個探測器,這應該是NASA歷史上最偉大以及最瘋狂的計劃之一,旅行者一號的「行程」飛掠火星、木星后,經過土星時利用其強大引力飛出了太陽系的黃道面,朝著銀心方向一路直飛,以最快的速度飛出太陽系!

旅行者二號的任務則是遍歷太陽系的外行星,因為NASA的科學家發現,在1977年前后發射的探測器,可以利用行星的引力彈弓,通過接力的形式「訪問」和探測火星、木星、土星、天王星和海王星。

相對于一號,顯然科學家對二號更感興趣,因為一個探測器看遍太陽系,這種效費比可能是NASA都想不到的,正因為如此,兩個史無前例、波瀾壯闊的太陽系與行星探測計劃實施了!

波瀾壯闊的太陽系之旅

1977年8月20日,旅行者2號發射,它沿著一個比較慢的飛行軌跡沿著黃道面飛行;1977年9月5日,旅行者1號發射,你沒看錯,2號先發射,但1號速度更快,在臨近木星軌道附近就追上了2號,然后一直遙遙領先。

2號給大家的震撼更多,因為它取得了大家從未見過的天王星和海王星的照片,不過1號的軌跡更靠近土衛六,使得大家看到太陽系里更有一顆和地球有著厚厚大氣層的天體,充滿了神秘,科學家都已經在勾勒其表面可能存在碳氫生命。

1990年2月14日,旅行者一號完成了太陽系內的任務,NASA發出指令,讓其用相機面向「身后」的太陽系,拍下了著名的「暗淡藍點」以及太陽系全家福照片,尤其是暗淡藍點,讓人類第一次認識到,寄托了我們所有的地球,不過是宇宙中的一粒灰塵。

藍色圈圈內為地球

2012年8月25日,旅行者1號在121天文單位的距離上越過日球層頂進入星際空間,2018年11月5日,旅行者2號在120天文單位的距離上越過日球層進入星際空間,太陽風再也無法庇護它,未來的旅行者探測器只能獨自在太陽系外圍的星際空間旅行。

目前旅行者一號距離地球約155.64天文單位,通信時差21小時34分27秒,速度,旅行者2號距離約129.7497天文單位,通信時差17小時9分5秒。

旅行者1號的速度:61017千米/小時,約為:16.949千米/秒

旅行者1號的速度:55101千米/小時,約為:15.305千米/秒

這兩個速度都是相對于日心的速度,因為和地球的相對速度會因為地球公轉速度影響。

旅行者的「金唱盤」和它的「死期」

兩個探測器都各攜帶了一張鍍金唱盤,除了地球之聲(自然聲音和東西方經典名曲)外,還有一個標記了地球在太陽系中的位置以及太陽系相對于銀河系中脈沖星的位置,基本上如果有外星人「撿到」這個唱盤,那麼一定可以按圖索驥抵達太陽系。

在那個瘋狂尋找外星人的年代,有這樣的事情其實也不意外,盡管這幾乎不可能,但仍存希望,《星際迷航》早期系列中就有一部是以這個為題材,只是在那個特效匱乏的年代,以目前的眼光來看,真有點看不下去。

旅行者的裝備和它的「死期」

旅行者一號和二號兩者設計與裝備幾乎一致,兩者最大的特點是有一個直徑高達3.7米的高增益拋物面天線,這是截止當時最大的深空探測器天線直徑,因為旅行者未來要面對的是超遠距離的深空通信。除了天線以外攜帶的裝備如下:

紅色代表目前已經停止工作,綠色代表目前仍然在正常運行中,黃色代表部分工作,其無法工作的原因,除了故障以外,主要是其裝載的核電池功率下降非常快,目前僅能支持最關鍵的設備運作。

旅行者的核電池

旅行者使用了氧化钚核電池,同位素钚-238的半衰期為87.74年,目前已經過了45年,最初時輸出電功率為470W,由于半衰期半衰期的影響,每年功率下降為4.2W,據此計算,2001年時功率應該為370W左右,但實際功率僅為旅行者1號的315瓦和旅行者2號的319瓦。

這是因為除了半衰期影響外還有熱電偶的退化,綜合功率下降每年約為6.4W/年,目前已經過去45年,據此計算,功率已經低至180W左右,除了基本設備運行外,大部分設備均已經關閉。

目前的功率仍能維持一段時間,據NASA估計,到2025年之后其電功率將無法啟動任何一臺單一儀器,之后的旅行者將只能作為一個核電池仍然在發熱的「僵尸」在宇宙中游蕩。

旅行者一號和它的無法解碼的信息:究竟是怎麼回事?

據5月18日在NASA官網上的信息,目前旅行者能接收到位于澳大利亞堪培拉DSS43深空測控天線發出的指令,也能據此返回在星際空間探測到的數據,這些都是NASA在最遠距離上獲得實際探測信息,人類的觸角已經延伸到了太陽系外!

但在近期DSS43深空測控天線收到了旅行者一號上AACS發出的大量的數據,但科學家們卻不明白這些數據到底是什麼意思!

DSS43深空測控天線位于澳大利亞堪培拉

AACS是什麼設備?

旅行者上有一套CCS系統(計算機指令子系統),這套系統包括了命令解碼、故障檢測和校正程序、天線指向程序和航天器排序程序,這是海盜號(火星探測器)的飛行電腦控制的改進版本,旅行者上的所有設備均受到電腦控制。

Voyager AACS

而AACS系統則是CCS下的一個子系統,它的功能是維持旅行者姿態,在太空中有兩個功能極端關鍵,一個信號發送與接收處理,另外一個就是姿態控制,因為姿態控制保證高增益天線指向地球。

AACS控制著三軸穩定陀螺儀維持旅行者的姿態,目前衛星以及空間站的姿態控制都是以這種方式完成的,即用高速旋轉的陀螺指向來調整航天器的姿態,它不消耗推進劑,但調節時需要電能。

假如姿態失控,旅行者的高增益天線無法指向地球,那麼就算它其它功能都正常,科學家們再也無法與它取得聯系,算是毀了!因此旅行者的測控信息中就包含了姿態信息,當然能收到信息也表示它目前的姿態是正常的。

姿態正常,但收到的信息無法解碼,這表示什麼意思?

兩個可能,一個是AACS確實出現了問題,并且已經不受控制地發出了亂碼信息,而旅行者目前只是「慣性」保持飛行,在未來一段時間內仍然可以保證通信,假如保持當前姿態不變,地球在環繞日心軌道期間其角度偏離的最大值為1.1°,應該還能保持通信吧。

不過要是旅行者受到擾動,未來這種姿態可能無法持續,那麼最終可能會偏離,如果超出信號接收的偏離范圍,那麼在未來某個時間段內,NASA就會丟失旅行者一號的測控信號。

遭遇「外星黑客組織」入侵?

另一個可能就是旅行者遭遇了外星黑客組織的入侵,目前該「組織」正在以AACS為「跳板」向人類發送對方編碼的信息,之所以我們無法解碼是因為我們沒有對應的解碼方式,顯然后者比較有市場,畢竟這種與外星人相關話題總是能收獲不少點擊量。

不過就算是外星編碼,只要包含了真正意義上的數據,那麼其一定包含有規律,因為代表信息的字符是有限的,無論多復雜的編碼,在可以解碼的數據信息中一定具有某種規律,即使不同文明間的不同編碼。

原因猜測:可能這就是答案

不過NASA科學家顯然不會考慮這種方案,盡管目前仍然無法確定問題到底在哪里,但猜測最大的原因可能是進入星際空間后的高能宇宙射線影響了AACS的工作,也許AACS的某個元器件的狀態正受到一個或者多個超過閾值電平的影響,處在某種臨界狀態。

NASA科學家之所以會這樣猜測是因為從2012年8月25日后,旅行者一號已經脫離了日球層頂,真正進入了星際空間,而標志就是太陽風粒子減少,速度逐漸下降為0,而來自星際的粒子卻大幅增加,這些輻射中的高能帶電粒子轟擊到電子元件時就讓半導體的PN結產生一個非信號電平甚至擊穿燒毀,因此產生亂碼這種狀態是可以理解的。

南加州美國宇航局噴氣推進實驗室航海者1號和2號的項目經理蘇珊娜·多德回應稱:

「在旅行者號任務的這個階段,出現這樣的情況也許是相當正常的。」

「這兩個航天器都有將近45年的歷史,這遠遠超出了任務規劃者的預期。這是一個以前沒有任何航天器飛行過的高輻射環境。因此,工程團隊面臨著一些巨大的挑戰。但我想,如果有辦法解決AACS的這個問題,我們的團隊就會找到。」

蘇珊娜·多德希望能盡快解決這個問題,因為旅行者一號和二號具有獨特的位置,人類此前沒有任何航天器曾經到達過那里,因此傳回的每一個數據都非常寶貴。

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