旅行者帶來(lái)太陽(yáng)系全家福

　　1990年2月14日，“旅行者1號(hào)”探測(cè)器（以下簡(jiǎn)稱“旅行者1號(hào)”）搭載的相機(jī)在沉寂了10年后被最后一次開啟。隨后，在遠(yuǎn)離地球59.5億千米的地方，“旅行者1號(hào)”拍攝了60幅照片。運(yùn)用這些照片，美國(guó)宇航局噴氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室（位于美國(guó)加州）的科學(xué)家們創(chuàng)制出了迄今為止在距離地球最遠(yuǎn)處拍攝的太陽(yáng)系全家福。這張全家圖的背景很黑暗，背景中的地球一點(diǎn)也不像“阿波羅號(hào)”登月宇航員在月球上所見的發(fā)光藍(lán)寶石一般的模樣，而只是一個(gè)暗淡的藍(lán)色小斑點(diǎn)，或者說(shuō)只有一粒沙子那么大。而這個(gè)還不到1像素的毫不起眼的小點(diǎn)，竟然就是人類的家園。
　　1977年夏季和初秋，“旅行者2號(hào)”和“旅行者1號(hào)”相繼離開地球。當(dāng)時(shí)的美國(guó)總統(tǒng)是卡特，當(dāng)時(shí)的大歌星多娜·薩默在詠唱愛情，一部鮮為人知的電影——《星球大戰(zhàn)》竟然橫掃票房，冥王星依然被認(rèn)作是一顆大行星，而在其他恒星周圍也有行星的觀點(diǎn)仍屬于一種純理論。

　　兩艘“旅行者號(hào)”完成了對(duì)木星、土星、天王星和海王星的造訪，并且由此改變了我們對(duì)太陽(yáng)系的認(rèn)識(shí)。在一系列的飛近探測(cè)中，它們向我們證明：木星的伽利略衛(wèi)星（均由伽利略率先發(fā)現(xiàn)）根本不是像我們的月球那樣沉寂、沒有空氣，而是各有特點(diǎn)，各有奧秘。兩艘“旅行者號(hào)”還顯示，土星環(huán)并非像科學(xué)家以往所想的那樣均衡，而是相當(dāng)復(fù)雜，變化多端，其中有不少輻條結(jié)構(gòu)和看似編織的結(jié)構(gòu)。兩艘“旅行者號(hào)”還讓我們首次得以一瞥海藍(lán)色的天王星和鈷藍(lán)色的海王星的真容。而在這之前用望遠(yuǎn)鏡從地面看去，這兩顆外太陽(yáng)系行星不過(guò)是兩個(gè)模糊、難辨的斑點(diǎn)。兩艘“旅行者號(hào)”拍攝了52個(gè)天體的照片，其中23顆衛(wèi)星是首次發(fā)現(xiàn)的。就算到了現(xiàn)在，把內(nèi)太陽(yáng)系遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在后面的兩艘“旅行者號(hào)”，在向星際空間（恒星之間的“空曠”地帶）推進(jìn)的過(guò)程中，仍然繼續(xù)在向地球傳回?cái)?shù)據(jù)。

淡藍(lán)斑——地球

　　圖中圓圈標(biāo)識(shí)了“旅行者1號(hào)”所拍太陽(yáng)系全家福中的淡藍(lán)色斑點(diǎn)——地球。美國(guó)著名天文學(xué)家卡爾·薩根對(duì)這幅照片評(píng)論說(shuō)：“那就是地球�。∧蔷褪俏覀兊募覉@！每一個(gè)你所愛的人，每一個(gè)你認(rèn)識(shí)的人，每一個(gè)你聽說(shuō)過(guò)的人，每一個(gè)曾經(jīng)存在過(guò)的人和依然存在的人，都在那里呀！”
　　

彈弓效應(yīng)

　　兩位實(shí)習(xí)生的貢獻(xiàn)，讓有關(guān)借助引力實(shí)現(xiàn)太空飛行的理念終于得以實(shí)現(xiàn)。
　　時(shí)間回溯到1961年5月，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)肯尼迪在美國(guó)國(guó)會(huì)發(fā)表“登陸月球”演講，號(hào)召國(guó)家在1970年之前送宇航員登月。在這次演講中，他還談到要研發(fā)核動(dòng)力火箭，從而能在某一天完成更雄心勃勃的任務(wù)——“或許是前往太陽(yáng)系的邊緣”。
　　當(dāng)時(shí)，要想把飛行器送到如此遠(yuǎn)的地方被認(rèn)為是連想都不敢想的事。使用常規(guī)化學(xué)火箭，飛行器要飛30年才能到達(dá)海王星，這超過(guò)當(dāng)時(shí)任何飛行器的壽命。那時(shí)候流行的觀點(diǎn)是，除非研發(fā)出某種形式的“高能”推進(jìn)，否則前往外太陽(yáng)系的任務(wù)就行不通。而當(dāng)時(shí)噴氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室的兩位實(shí)習(xí)生——米諾維奇和弗蘭多，打破了人們的這一悲觀。
　　1962年，米諾維奇破解了傳統(tǒng)機(jī)械學(xué)中的一個(gè)謎題：三體問(wèn)題。三體問(wèn)題描述的是兩個(gè)天體的引力會(huì)影響第三個(gè)天體的軌跡。典型情況是，前兩個(gè)天體是太陽(yáng)和一顆行星，第三個(gè)天體是一顆衛(wèi)星、彗星或小行星。一個(gè)大天體的引力能改變一個(gè)小天體的軌跡這個(gè)理念并不算新，天文學(xué)家多年來(lái)一直在目睹彗星軌道一次又一次被木星掰彎。問(wèn)題在于：怎樣精確預(yù)測(cè)第三個(gè)天體的軌跡將被怎樣改變？

　　米諾維奇不僅解決了這個(gè)問(wèn)題，而且證明了這個(gè)效應(yīng)可被應(yīng)用于：只需要從地球發(fā)射時(shí)所需的燃料，而無(wú)需更多的燃料，就能讓一艘飛行器穿越整個(gè)太陽(yáng)系。為此，這艘飛行器只需在足夠接近一顆行星的地方經(jīng)過(guò)該行星，而且與該行星同方向環(huán)繞太陽(yáng)，就能“盜取”這顆行星的一些動(dòng)量。飛行器將以更快的速度被彈射到一個(gè)新方向，而行星本身的慣性幾乎不受任何影響。由此，這一長(zhǎng)期以來(lái)有關(guān)借助引力實(shí)現(xiàn)太空飛行（即引力援助）的理念終于得以實(shí)現(xiàn)。
　　時(shí)間很快就到了1965年。弗蘭多注意到，在20世紀(jì)70年代末和80年代初，木星、土星、天王星和海王星將全部位于太陽(yáng)系的同一側(cè)，這種罕見的排列大約每176年才發(fā)生一次。在此期間，一艘飛行器借助引力就可以造訪所有這四顆行星，并且飛抵海王星只需9年時(shí)間。在弗蘭多公布自己的這些發(fā)現(xiàn)之后第二天，噴氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室就發(fā)布新聞公報(bào)說(shuō)，將執(zhí)行前往外行星（外太陽(yáng)系行星）的任務(wù)�！皞ゴ舐贸獭崩砟钣纱苏Q生。
　　噴氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室為此設(shè)計(jì)的是4艘飛船，外加軌道器和大氣層探測(cè)器，總投資額高達(dá)9億美元。美國(guó)國(guó)會(huì)認(rèn)為這個(gè)投資過(guò)大，“偉大旅程”因此被取消。而“旅行者號(hào)”從該計(jì)劃的“灰燼”中誕生了，這個(gè)縮減版的外太陽(yáng)系探測(cè)任務(wù)只限于木星和土星，但美國(guó)宇航局的科學(xué)家們從未放棄過(guò)“偉大旅程”的設(shè)想。當(dāng)時(shí)，科學(xué)家從1萬(wàn)條軌道中選取了兩條：“旅行者1號(hào)”將經(jīng)過(guò)木星、土星和最大的土衛(wèi)泰坦，而“旅行者2號(hào)”除了造訪木星和土星外，還將飛往天王星和海王星。兩艘“旅行者號(hào)”的建造都考慮到了它們的遙遠(yuǎn)路途和長(zhǎng)任務(wù)期，所以電池壽命必須保證幾十年都還有充足的燃料以保持“旅行者號(hào)”的天線對(duì)準(zhǔn)地球。此外，這也是首次程控飛行器能在太空自行飛行。

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