旅行者2号： 45年宇宙探索

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星际流子和它的双胞胎旅行者1号继续探索宇宙......
旅行者2号是NASA发射的首个双星探测器之一，它的使命是探访太阳系的外行星。
1977年8月20日，探测器搭载着泰坦IIIe-Centaur在卡纳维拉尔角空军基地41号航天发射复合体发射升空。它的姊妹航天器旅行者1号在两周后，即9月5日发射。NASA计划让旅行者飞船每176年与外行星对准一次。这种对齐方式能够让两个探测器从一个行星摆到另一个行星，并在重力的作用下持续运动。



旅行者2号正在探索星际太空 | 图源：NASA/JPL-Caltech

旅行者1号致力于探索木星和土星。旅行者2号也访问了这两颗行星，还前往天王星和海王星。旅行者2号对海王星和天王星这两颗行星的揭秘是二十世纪人类唯一一次的造访。旅行者2号目前在星际空间旅行。截止到2018年11月初，美国宇航局宣布旅行者2号已经飞过太阳风层(旅行者1号在2012年穿过边界进入星际空间)。旅行者2号现在离地球约120亿英里(190亿公里)开外，并且离地球越来越远！
尽管在旅行者2号的预算中，没有足够的资金确保它在飞过天王星和海王星时仍然可以继续工作，但它无论如何都会经过这些行星。如果旅行者2号飞到土星后仍在工作，NASA就能尝试拍摄更多行星的照片。



工程师正在建设旅行者2号，该图摄于1977年3月23日 | 图源：NASA/JPL-Caltech

旅行者2号已经做好接替旅行者1号的准备。如果旅行者1号在拍摄木星和土星时失败了，那么美国宇航局就会改变旅行者2号的路线，让旅行者2号延续旅行者1号的轨迹。它将中止对天王星和海王星的探索，但仍保留拍摄图像的能力。
然而预备方案从未实施，因为旅行者1号在木星和土星上有了许多发现，充分成果足以让NASA执行旅行者2号的最初计划。
1977年，旅行者2号从卡纳维拉尔角发射，在两年后到达木星。由于旅行者1号四个月前刚刚经过这，旅行者2号的拍摄使NASA能够与木星及其卫星的先前拍摄结果进行有价值的对比。它捕捉到了大红斑的变化，并更详细地解析了木星卫星的地面部分细节。



旅行者2号在372万光年（6百万公里）外拍摄的木星大红斑 | 图源：NASA/JPL

旅行者2号拍摄了许多木星的照片，其中最壮观的是木卫上的结冰现象。旅行者2号在12.8万英里（205,996公里）外拍摄了这颗卫星冰层裂缝的精细照片，照片还显示其地表海拔没有任何变化。
在旅行者1号发现Thebe和Metis这两颗木卫星的数月后，旅行者2号碰巧拍到了木星的一颗小卫星Adrastea，证明了太阳系外行星周围有许多的卫星。Adrastea星格外小，据估计，其直径最小仅19英里（30.5公里）。
随后探索的是土星。1981年8月26日，当旅行者2号抵达土星的最近探测点时，它成为第三个访问土星的航天器，并拍摄了数百张这颗行星、其卫星和土星环的照片。科学家们认为土星可能被许多光环环绕，于是进行了一项实验。他们对房宿三（Delta Scorpii）穿过环平面的过程进行了近两个半小时的观测。不出所料，这颗恒星发出的光线所构成的圆圈直径只有330英尺（100米）。
1986年1月24日，旅行者2号距离天王星达到最近，成为了第一个造访这颗冰川巨星的航天器，并对这颗行星进行了多次观测，指出其南极面向太阳，大气中约有85%的氢和15%的氦。
此外，旅行者2号发现了围绕天王星的光环、10颗新卫星和一个奇怪的磁场，该磁场偏离天王星轴线55度。天文学家如今仍然对天王星的定向感到困惑。
旅行者2号拍摄的天卫五（moon Miranda）卫星照片，显示它可能是太阳系中最奇怪的卫星。它混杂的地表看起来像是被堆在一起，又经过了多次分割的样子。



在旅行者2号拍摄的照片中，海王星蓝绿色的大气层清晰可见 | 图源：NASA/JPL

在1989年8月25日，旅行者2号到达了距离海王星最近的地点。它掠过距离行星大气层顶部约3000英里的地方，发现了五个新卫星和四个环绕行星的光环。据NASA介绍，旅行者2号是目前唯一飞过海王星的探测器。
在2018年11月5日，旅行者2号穿越日光层（heliopause），进入星际空间。此时，它离太阳有119个AU(AU指球与太阳的平均距离，一个AU约为9300万英里，即1.5亿公里)。旅行者1号以几乎相同的距离完成穿越——121.6 个 AU。
根据NASA喷气推进实验室(JPL)的信息，旅行者2号的燃料至少能使其运行到2025年。到那时，航天器将距离太阳约114亿英里(184亿公里)。
但旅行者2号注定会在停止工作后继续在银河系漫游。



旅行者1号和旅行者2号空间位置示意图。这两颗行星现在都在太阳风层之外。太阳风层由太阳风暴形成，可以保护风层内的天体免受来自宇宙深处射线的危害。 | 图源：NASA/JPL-Caltech

JPL的数据表明大约4万年后，旅行者2号将通过距离罗斯248恒星1.7光年(9.7万亿英里)的位置。它将继续在星际空间漂流，并在大约29.6万年后经过距离天狼星4.3光年(25万亿英里)的地方。
旅行者2号的观测为以后的任务做好了准备。旅行者号最初揭示土卫上可能存在水，在这几十年后，在2004至2017年抵达土星的卡西尼号在它冰冷的卫星上收集到液态水存在的证据。在旅行者号拍摄了土卫六的大气层照片后，卡西尼号绘制了它的地图。
航海者 2 号拍摄的天王星和海王星图像也可作为目前对这些巨行星进行观测的模板。 2014 年，天文学家惊讶地发现天王星上出现了巨大的风暴，这与 1986 年旅行者 2 号飞掠天王星时相比发生了巨大变化。

原文链接：https://www.space.com/voyager-2
原作者 | Elizabeth Howell
译者 | 天津师范大学传播学 冯俊秀
编辑 | 思议
图片来源 | NASA