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30年前 一位驴友拜访了海王「海王1000多人」

说到海王,热爱DC系列电影的朋友一定不会陌生,海王的形象源自古希腊神话中的海神波塞冬。波塞冬手持三叉戟,是统领海洋的海神。

虽说神话归神话,不过在现实中,我们确实赋予了一种事物以「海神」的称号,那就是海王星。海王星的英文名「Neptune」正是罗马神话中的海神。

海王星

图源 NASA

自2006年冥王星被归入矮行星后,海王星就是太阳系中距离太阳最远的行星,其轨道半径是日地距离的30倍,阳光从太阳表面发出,以光速前进,也需要足足四个半小时才能抵达海王星。

从广州到武汉的高铁差不多也是这个时间

图源 12306

30年以前的8月25日,是人类第一次,也是迄今为止唯一一次近距离造访这颗真正的蓝色星球,这样一次前无古人,后尚未有来者的邂逅之所以能上演,我们还需要追溯到更早的60年代。

175年一遇的良机

今天距离海王星被正式发现已经过去了170多年,而我们在这170多年间和海王星仅有的一次亲密接触,得感谢一位「临时工」,是他的发现让我们免于错失175年一遇的良机。

在1965年 (一说1964年 ),当时还在加州理工学院(Caltech)读博,有空就去隔壁喷气推进实验室(JPL)搬砖的博士生Gary Flandro注意到太阳系的四颗外行星,即木星、土星、天王星、海王星,将会在80年代呈现一种罕见的排布,空间上位于太阳的同一侧约50°的范围内 。更关键的是,经过进一步的计算,Gary Flandro意识到这样一种排布要在175年后才会再次出现。

图源参考文献[2]

外行人听着可能有点不明觉厉,而科班出身的Gary Flandro可谓是如获至宝,这意味着只需设计一条轨道,就能够用一艘探测器一次性拜访所有四颗当时人类未曾染指的外行星。

20世纪60年代,航天时代的大幕已然开启,继月球探测任务成功后,美苏两国又陆续开启了对金星以及火星的探测任务,但对于更遥远的目标,以当时的航天水平来说确实有些心有余而力不足,另外一方面则是忧虑任务时间跨度过长。

所以在Gary Flandro之前,航天界对于外行星的探测并不热情,基本止步于初级的可行性分析阶段,没有人把外行星探测当成一种可以实现的目标去认真讨论。

为期12年的「Grand Tour」

Gary Flandro的妙手偶得催生了后来大名鼎鼎的旅行者(Voyager)计划。10年后才到来的发射窗口给了NASA足够时间设计线路。

各方经过讨论与论证,最终敲定了两条线路:其中一条会经过木星、土星以及土卫六泰坦;另一条则会实现Gary Flandro当年的一个脑洞——依次拜访木星、土星、天王星、海王星,然后离开太阳系——这就是所谓的行星大巡回(Grand Tour)

两条线路

图源 NASA

两条线路分别由两艘探测器实现,旅行者1号负责前者,旅行者2号完成后者。1977年8月20日,旅行者2号率先发射升空 ,比旅行者1号还要早16天。

图源 NASA

图源 NASA

可能有同学好奇为什么晚发射的探测器反而被命名为1号,这是因为稍晚出发的旅行者1号执行的是一条更省时的线路,会在路上超越旅行者2号,率先抵达木星。1977年12月19日,旅行者1号超越了旅行者2号。

图源 NASA

旅行者2号于1979年7月飞掠木星,比旅行者1号晚了4个月。2年后,旅行者2号抵达土星。

旅行者2号拍到的木星与木卫一

图源NASA

旅行者2号拍到的土星

图源 NASA

飞掠土星后,就是旅行者2号的个人表演时间了,它将要代表人类第一次拜访天王星与海王星。1986年1月,旅行者2号飞抵天王星,距离它飞掠土星过去了近5年,毕竟天王星与太阳的距离比土星要远上1倍。

天王星

图源 NASA

与天王星的初次邂逅,旅行者2号就新发现了10颗天王星的卫星,并且传回了大量数据,包括天王星的磁场状况以及其暗弱的行星环。

图中可见天王星其中9个行星环

图源 NASA

3年半后的1989年8月25日,我们的2号「驴友」终于来到了海王星的跟前,此时距离它离开地球已经过去了整整12年。

战地摄影师罗伯特·卡帕诚不欺我,旅行者2号此行发现了海王星6颗新卫星,拍到了海王星的行星环,以及位于海王星南半球的,被称作「大黑斑」的巨大风暴。

海王星的行星环

图源 NASA

大黑斑

图源 NASA

用四十年走出自家小区

海王星并不是旅行者2号的终点。拜访完海王星最大的卫星海卫一后,旅行者2号开始远离黄道面(即八大行星的公转轨道平面),并会在距离天狼星4.3光年的位置掠过……还是先别扯那么远,天狼星的事情得是三十万年后才会发生,要知道旅行者2号在去年才算是走出了自家小区门口。

旅行者2号的宇宙线探测仪显示飞船于2018年年末离开了日球层进入星际空间

图源NASA/JPL-Caltech/GSFC

旅行者2号的经历,就像是一位打算去见识更大的世界的驴友,在走出小区的路上顺道拜访了四位邻居,后来又花了点时间(29年),终于走出了自家小区。

现状

旅行者2号的服役时间已经超过42年,是有史以来服役时间最长的航天器。按照原有设计寿命(5年)来算,探测器在飞掠土星后就属于超期服役,但各种设备在设计寿命之外依然保持着相当良好的状态。进入星际空间后,旅行者2号上仍有五种仪器 可以正常运作,并持续不断地向地球传回数据。

目前飞船上仍在运作的几种仪器

图源 参考文献[5]

期待这位驴友继续带领我们发现更大的世界~

图源 NASA

参考&拓展

[1]https://www.bbc.com/news/science-environment-20033940

[2]David W. Swift. (1997). Voyager Tales: Personal Views of the Grand Tour. AIAA.

[3]https://web.archive.org/web/20140915030825/http://www.utsi.edu/news/2007/release12-17-07garyflandronamedaiaafellow.htm

[4]https://www.youtube.com/watch?v=C1UBg4TPqX4

[5]https://voyager.jpl.nasa.gov/mission/status/

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