先驱者的旅程 – 星明天文台

先驱者的旅程

作者|吴霞辉

审核|郑成卓

编辑|贺柏翔

下面的图想必大家都不陌生:

先驱者号携带的铝板（图片来源于网络）

这便是先驱者10号和先驱者11号探测器上都携带的载有人类讯息的镀金铝板。倘若探测器被外星的高智慧生物捕获，这块镀金铝板将会向他们解释这艘探测器的来源。铝板上绘有一名男性及女性的图像，氢原子的自旋跃迁，以及太阳与地球在银河系里的位置。如今这两块铝板随着先驱者一起，已在漫漫的空间中旅行了将近50年。下面就来和小星一起回顾下它们所走过的旅程。

先驱者10号（Pioneer 10）

1972年3月3日，先驱者10号探测器发射升空。这是人类第一艘离开内太阳系并冲出小行星带的探测器、第一艘造访木星的探测器，它也是第一艘达到太阳系逃逸速度，注定将要永远离开太阳系，进入浩瀚宇宙空间的探测器。

先驱者10号（图片来源于网络）

先驱者10号的主要目标是探测木星，正如它的名字一样，先驱者10号是人类木星探测的开创者，目的是为后面的探测器开辟道路，例如探测器穿越小行星带被撞击的风险，探测器能否穿越木星强烈辐射带等一系列问题。先驱者10号圆满完成了这些工作，为后面旅行者1号和2号成功实现连续探测四颗外太阳系行星的“史诗之旅”奠定了基础。而今美国朱诺号探测器正在围绕木星进行探测，继续着先驱者10号的任务。

发射后，先驱者10号首次探测到行星际空间里存在的氦原子，以及太阳风中存在的钠离子和铝离子。1972年7月15日，先驱者10号开始进入小行星带，这一天也标志着人类飞船首次离开了内太阳系范围。此后飞行了长达7个月才穿越了小行星带，首次证实了探测器可以安全穿越小行星带。

1973年12月4日，先驱者10号抵达距离木星最近的位置，距离木星云层顶部大约13.2万公里。飞越木星期间，尽管先驱者10号遭受着强烈辐射，但它依旧保持良好的工作状态，并完成了对木星的大红斑、大气温度与气压、磁场与辐射带的近距离探测。

先驱者10号所摄的木星（图片来源于NASA）

先驱者10号所摄特殊角度的新月状木星（图片来源于网络）

1974年1月1日，先驱者10号结束了对木星的探测并继续向外飞行。接连穿越土星轨道（1976年）和天王星轨道（1979年），并于1983年6月13日穿越海王星轨道，成为人类历史上第一个穿越所有行星轨道的人造天体。

1997年3月31日，NASA正式宣布先驱者10号任务结束，此时先驱者10号是最遥远的人造物体，距离太阳大约67天文单位，并且仍在向地球发送信号。直到2002年4月27日，先驱者10号一直在传回信息。在此之后，先驱者10号的信号开始变得模糊不清，2003年1月23日，地球接收到它传回的最后一个信号，此时先驱者10号距离地球80天文单位。后续又尝试进行了多次联络，直至2006年3月4日，但结果均以失败告终

在失去联络之后，先驱者10号仍以每年约2.5天文单位的速度朝向金牛座的毕宿五（也就是朝着银河系外围）前进。倘若毕宿五没有相对速度且探测器不遭遇意外情况（谁知道它会不会被外星生物截获呢）的话，先驱者10号会在大约2百万年之后到达毕宿五。

先驱者11号（Pioneer 11）

1973年4月6日，先驱者11号发射升空，开始了它的旅途。先驱者11号是第二个用来研究木星和外太阳系的空间探测器，与先驱者10号不同的是，先驱者11号不仅拜访了木星，还利用木星的强大引力改变轨道飞向土星，随后顺着它的逃离轨道远离太阳系。

艺术家笔下的先驱者11号（图片来源于NASA）

在木星附近时先驱者11号探测了木星及其卫星的表面，1974年12月4日先驱者11号最接近木星，这时探测器已经穿越了许多木星卫星的轨道，在距离木星最高云层34000公里内借着木星的强大引力，划过了一个大大的“U”字形，改变轨道向土星航行。

先驱者11号拍摄的木星（图片来源于NASA）

先驱者11号拍摄的木星大红斑（图片来源于网络）

1979年9月1日，先驱者11号探测器最接近土星，距离土星云层不到21000公里。同它的姊妹探测器先驱者10号一样，先驱者11号也为后来的旅行者们探测未知轨道（当时旅行者1号及旅行者2号已经掠过木星朝向土星进发），验证了土星光环中没有暗淡的光环会摧毁探测器，否则旅行者号会更改轨道远离那些如暗礁一般的光环，继而放弃探索天王星及海王星