摘要：因为海王星是最后一个探索的目标，因此未来也就不在乎什么轨道不轨道了。所以顺道就去拜访了一下海卫一，就和旅行者1号拜访土卫六一样，拜访海卫一之后，旅行者2号的轨道偏向了黄道面之外。旅行者1号是从上面偏出黄道面，旅行者2号是从下边偏离，这两枚探测器的偏向恰好相反。

上文书讲到旅行者2号探索了天王星和海王星。这是人类到现在为止唯一一次近距离探测。所以，旅行者2号也就成了唯一一个拜访过太阳系最大的四颗行星的探测器。

因为海王星是最后一个探索的目标，因此未来也就不在乎什么轨道不轨道了。所以顺道就去拜访了一下海卫一，就和旅行者1号拜访土卫六一样，拜访海卫一之后，旅行者2号的轨道偏向了黄道面之外。旅行者1号是从上面偏出黄道面，旅行者2号是从下边偏离，这两枚探测器的偏向恰好相反。当然啦，这种偏离也就为日后的测控制造了一个不大不小的难题。

1989年的10月10号，地面的测控人员发送指令，把旅行者2号的相机关了，以后估计是再也用不着照相机了。同时，轨道调整用的小发动机也彻底休息了，现在的探测器处于信马由缰的状态，除了调整天线对准地球以外，也不需要调整轨道了。现在旅行者2号的主要工作是收集和太阳风以及星际空间年相关的数据，其他用不着的仪器统统可以关闭。那年头的计算机本来就很简陋，能省一点内存就省一点吧。

旅行者1号的相机基本上也处于停用的状态，本来嘛，也没有什么东西要拍摄了。但是，偏偏有人不干，这个人就是卡尔·萨根，从1981年开始，卡尔萨根就想让旅行者号探测器给地球拍一张照片，但是一直就没有如愿。其实呢，在1977年，旅行者号刚发射没几天，为了测试相机好不好用，的确是给地球和月亮拍过合影。但是那时候距离很近。显示不出太阳系的宏大，显示不出地球的渺小。

为什么萨根想拍摄一张渺小的地球呢？那是为了揭示地球的脆弱性，他是想提醒公众，地球算我们唯一的家园，大家一定要保护好这个家园，但是，地球就像是人类的摇篮，人类不可能永远睡在摇篮里。人类应该从更加广阔的视角看待宇宙，看待自己的家园。大概就是想反映这么个思想。

但是当时反对意见也很多。有人也担心，现在距离太阳太近了，万一角度不合适，让太阳晃了眼，传感器会被损坏，不划算。其实NASA有不少工程师还是支持卡尔·萨根的的，只是这种事儿并没有现实的科学意义，只有公关效果，所以一直也排不上号。一直到旅行者1号已经完成了所有的拍摄任务，未来有可能再也用不着相机了。而且现在太阳也足够远，亮度很低，也不担心损坏摄像头了，坏了也无所谓。所以，这档子事儿才提上了议事日程。

当时旅行者号的主要任务已经结束，所以，整个项目的优先级都不高。项目组的人手很可能被抽调去干别的。所以这件事一直拖拖拉拉的。你费劲巴拉的要让旅行者号翻个身，当然不能仅仅只拍摄地球，而是要拍一张太阳系的全家福，把大大小小的行星尽量都囊括进来。这张全家福，其实是一系列的照片拼接而成，所以，这也是一项比较复杂的任务。

首先要为这个任务编制一系列的行动指令，然后还得计算每张照片的曝光时间，这两步工作是由喷气推进实验室的坎迪斯·汉森和亚利桑那大学的卡洛琳·波尔科完成的。这二位还都是女性，还都是拍摄太阳系全家福的积极分子。

最后这一串的指令被上传到了旅行者1号上。距离这么远，通信延迟很大，当时的旅行者1号距离地球大概是40个天文单位，无线电波发过去要走5.54小时。好在呢，在1987年的8月份，美国人对深空探测网络进行了升级，位于马德里、加州戈德斯通和澳洲堪培拉的大天线口径从64米扩展到了70米，对微弱信号的接收能力更强了。

旅行者1号的成像科学子系统（ISS）由两台相机组成：一台广角相机焦距为200毫米，拍摄角度广。另一台是焦距为1500毫米的高分辨率长焦相机用于对特定目标进行详细成像。两台相感光器件都是慢扫描电视摄像管，而且还配备了8个彩色滤镜，装在一个滤镜轮上。

就在1990年的2月14号情人节这一天，旅行者1号开始执行这个复杂的拍摄任务。你想啊，虽然旅行者1号的相机没有被关闭，但是，也是很多年不用了，为了这次拍摄，相机启动预热了足足3个小时。拍摄全家福应该是用广角相机，然后用长焦对着每个天体拍摄特写。然后把广角照片拉大，把特写贴到对应的行星位置。既能保证视野的宽广，也能保证行星的清晰度。这两台相机前前后后要拍60多张照片，然后发回地球做拼接。我们现在熟知的那张著名的暗淡的蓝点，就是其中的一张特写照片。

现在旅行者1号已经非常遥远，拍摄这些行星需要长时间的曝光才能获得可接受的图像质量。同时，随着距离的增加，通信能力也会减弱，限制了成像系统可以使用的数量亮。拍摄的照片太大，回传速度太慢也不行，需要权衡考虑。

在拍完这套全家福之后，旅行者1号的相机就彻底休息了，以后再也用不上了，反正未来的任务也不可能接近任何已知的重要天体了，其他的仪器还要继续长时间工作，所以不论是电力也好，计算能力也好，都要留给其他的仪器了。

拍摄完的这些照片数据最初存储在机载磁带里。由于深空探测网络的主要工作被分配给了麦哲伦号和伽利略号任务，只能分出一小部分时间对准旅行者1号，所以只能等到分配给旅行者号项目的时间段，才能开始发送数据。而且距离远，数据传输极慢，在1990年3月至5月期间，旅行者1号将60帧图像传回地球，前后花了两个月时间。

发送回的照片都是各个波段的单色图像。要拍摄彩色照片，需要用蓝色、绿色、紫色三张照片来叠加。有人奇怪，怎么不是RGB啊，红色去哪儿了？紫色就是蓝色与红色的叠加，所以紫色减去蓝色，就是红色。

这三张照片的曝光时间是0.72秒、0.48秒和0.72秒。《暗淡的蓝点》这张著名的照片，就是这么拼出来的。2020年，也就是全家福拍摄30周年的时候，NASA又发布了用最新技术重新拼接的照片，颜色做了校正，而且噪音也少了很多。这张照片叫做《重访暗淡蓝点》。

当时拍摄的每张照片只有64万像素，也就是800x800，如今是个手机拍摄水平都比这个高，没办法，这是70年代的技术嘛。暗淡的蓝点这张照片之中，地球所占的面积还不到一个像素（根据NASA的说法，仅为0.12个像素）。照片上有一些长条形的光带，这是由于太阳光照在相机遮光罩上，被反射进了相机造成的。旅行者1号当时已经远远离开了黄道面，拍摄的视角视角和黄道面的夹角大约在黄道面上方32°。按理说相机还应该能拍摄到月球，尽管它太暗淡了，不经过特殊处理根本看不见。

广角照片用了最黑的滤镜，只曝光了5毫秒，即便如此，依然曝光过度了，相机的光学元件和太阳产生了多次反射，太阳看起来比实际尺寸大得多。主要还是因为太阳太亮，行星太暗，实在是无法得兼。

卡尔·萨根为这张暗淡的蓝点发表了一篇演讲，其中提到：

再看一下这个小点吧。它就在那里。那就是我们的家，我们的一切。在它上面，有你爱的每个人、你认识的每个人、你听说过的每个人。历史上的每一个人，都在它上面度过了自己 的一生……

拍摄这张照片之后又过了8年，到了1998年的2月17号，旅行者1号正式超过了先驱者10号，成为距离人类最远的探测器。再过6年，到2004年的12月16号，旅行者1号穿过了弓形波。

我们知道，一个小球在空气中运动是会产生激波的。小球向前飞，前边的空气总要躲开小球吧。所以在小球前面会产生一道弓形波，如果小球飞得太快，超过了音速，前边的空气来不及让开，小球就像算撞到一堵墙，会产生非常大的阻力，这就叫“音障”。

同样，太阳也穿行在银河系，穿过弥漫在宇宙之中的星际物质。也会产生一道弓形波。只不过太阳系这个小球不是个实体，而是吹出的太阳风构成的一个虚拟的边界，就好像吹出一个泡泡。旅行者1号探测器怎么察觉到自己穿过了弓形波呢？是因为太阳风带电粒子吹到这里已经没力气了，吹不动了，迎面撞上了星际物质，双方势均力敌。于是就会产生一个带电粒子的密集区，而且周围的温度也会升高。

在太阳风带电粒子和星际物质相撞的区域，会掀起很多的湍流，这个区域就是所谓的“日鞘层”，剑鞘的那个“鞘”，说白了就是太阳风吹出来的大泡泡的外壁。现在旅行者号已经进入到这个气泡的外皮之中了。

不过呢，这个历史性事件也是事后才从数据之中分析出来的。因为那天大天线刚好干别的去了，没有对准旅行者1号。

2007年的8月30日，旅行者2号也穿过了弓形波，进入到了日鞘层。巧了，这一天大天线刚好对准了旅行者2号，因此获得了一手测量数据和资料。到了2012年，旅行者2号成了NASA运行的时间最长的任务，打破了先驱者6号此件保持的连续运行记录，先驱者6号连续运行了12758天。

2012年的8月25号旅行者一号正式进入到星际物质之中，也就是说，旅行者一号钻出了太阳风吹出的气泡外皮。旅行者1号在这一天首次探测到星际空间中宇宙射线的完整强度，并首次测量了包裹在日鞘外侧的星际磁场。

2013年的4月9号，旅行者1号首次测量了星际介质的密度，当时太阳的一次日冕物质抛射引发的波动到达旅行者1号，使星际空间中的等离子体产生回响。回响的高音调表明，环绕旅行者1号的等离子体密度比此前测量的高出40多倍，证实航天器自2012年8月25日起就已处于星际空间。

2018年的11月15号，旅行者2号也飞出了太阳系吹出来的气泡外皮，正式进入到了星际物质之中。

当然，这个泡泡并不是太阳系的边界。因为太阳系的疆域极其辽阔，引力范围起码1光年上下。只是在这个泡泡之外，旅行者号该探测到的所有粒子都不是来自于太阳，而是来自于星际空间，星际空间也不是空无一物，也是有大量的粒子在到处游荡。

因为旅行者1号和2号越来越偏离黄道面，所以，美国人建立的那三个大天线也不是每个都能和这两个探测器进行通信联系。旅行者2号对于北半球的马德里和戈德斯通测控站来讲，永远都位于地平线以下，只能靠南半球的堪培拉测控站来监控，偏巧2020年堪培拉测控站进行技术升级，结果就导致7个多月无法与旅行者2号取得联系。后来才好不容易联系上。

2022年，旅行者1号上的姿态控制系统回报的数据出现乱码，其他数据都没事，就是这个姿态控制系统在乱蹦字符。这个姿态控制系统主要负责航天器的指向性。最重要的就是保持天线对准地球。现在地面测控站可以正常接受数据，那就说明天线是精确对准地球的。但是，回报的姿态数据不正常。这说明一定是误报。那为什么会出现误报呢，地面的工程师花了好几个月时间来寻找问题。发现是姿态控制系统在通过一台早就停用的计算机回报数据，所以数据就不对嘛。地面发送操作指令，让姿态数据通过另外一个正常的工作的计算机处理回报，问题就解决了。

可是旅行者1号怎么就平白无故的搭错筋，数据不走正常使用的计算机，非往停机的那边走呢？这个错误是怎么发生的呢？现在还不知道。

到了2023年7月份，旅行者2号又出毛病了。天线偏了，没有指向地球。你要知道，相隔几十个天文单位的距离，你这里偏一点，指向就偏出去好远，地面和探测器的通信就完全中断了。这还是个人为错误，是地面发送给旅行者2号的指令含有错误，结果就造成了这个严重的后果。

旅行者号有一套自动装置。利用最亮的几颗星来确定自己的姿态，比如利用太阳、老人星等等几颗亮星就够用了。旅行者2号会定期执行校正工作。预计在10月份，旅行者2号的天线指向就会回到正确的位置上了。

但是，地面测控人员不想傻等这两个半个月，他们想尽快解决问题。现在唯一能用的天线，就是堪培拉的那个70米直径的家伙。正因为只有一个测控站能通信，也就做不到24小时无缝衔接。测控和通信也是无法连续执行的。

就靠这一个天线，测控人员捕捉到一个极其微弱的信号，似乎就是旅行者2号。天线虽然歪了，无线电波毕竟不像光线的指向性那么强，侧面多少也能漏出来一点信号。堪培拉的大天线确认了方向以后，以平常2.5倍的功率发出了一条指令型号，那就是启动天线校准程序。

然后呢，就是漫长的等待了。在2023年这个时间段，旅行者2号的距离已经更加遥远，无线电波跑一趟需要18.5小时了，那边收到信号再发送一个应答，大概需要37小时，也就是一天半时间。

在揪心的等待了一天半之后，地面收到了比较清晰的回答信号，旅行者2号算是恢复了数据通信。总算是有惊无险。

2023年11月，旅行者1号又开始蹦乱码，这回是飞行数据系统出了问题。JPL的工程师排除了各种原因以后，认定的内存坏了，尽管损坏的部分只占了3%，但是缺了这3%就无法完整的加载程序。我们地面上的计算机，要是内存条坏了，换一个就是了。旅行者1号没得换啊，只能在程序上做文章。咱们尽量节约内存，程序分布加载，尽量别往损坏的那一部分存数据，这不就完事儿了嘛。

说白了，70年代制造的东西和现在的计算机不好比，那时候能用上几K的内存就不错了。新来的年轻工程师必须学会跟这些比自己老爹年龄还大的设备打交道。这个过程基本如同螺丝壳里做道场。

另外，旅行者号所有的资料都是纸质文件，可是没有电子版。一边翻资料，一边敲代码，算一种非常古老的体验了。没办法，也不值得为这个陈旧的探测器花那么多钱。

旅行者1号现在无线电跑一趟已经需要22.5小时了，走个来回就是45小时。地面修复代码发送出去，最快也要45小时才有回音。还好，旅行者1号终于不蹦乱码了，基本恢复正常。

去年的10月份，旅行者1号再次与地面失去联系。主要的原因还是因为任务团队向旅行者1号发了一个指令指令，要求探测器启动一个加热器，但这个指令意外触发了探测器的自动故障保护系统。说白了就是因为电力供应不足，你一开加热器，电源罢工了。机载计算机判断可用电力不足，于是就自动关闭了主要的X波段无线电发射器，切换到了更加省电的S波段无线电发射器。

这个S波段无线电发射器已经几十年没有用过了，当初刚发射的时候，距离比较近，S波段发射器还能凑合使用，到了1981年，旅行者号探测器就全部都靠那个X波段的大锅和地面进行通信。再也没有用过这个S波段的天线。

S波段无线电发射器的信号太弱了，大家不得不小心的寻找S波段的联系信号，前后又折腾了两个月，终于找到了旅行者1号的信号，对着旅行者号的方向发送了一个启动X波段天线的指令。然后又足足傻等了快两天。终于收到了旅行者1号的回音，X波段大天线重新开启。通信再次恢复。

这次故障也给大家敲响了警钟，这说明旅行者号上的核电池已经到了风烛残年了。能提供的能量只够开启4个主要的仪器，就这还勉勉强强，一点冗余的量都没有了。这时候大家在意识到，最终这俩个探测器还是会停止工作的，尽管我们不希望这一天到来，但是这一天终将到来。

咱们也不能总是指望这个两个老家伙对吧。人类还需要启动一轮又一轮的行星探测计划，有关这档子事儿我们下次再说。

来源：东窗史谈