1979 年 3 月 5 日，旅行者 1 號抵達木星，旅行者 2 號於 7 月 9 日緊隨其後。突然間，位於加利福尼亞州帕薩迪納的 NASA 噴氣推進實驗室 (JPL) 充斥著木星湍流大氣層的清晰照片，以及前所未見的木衛一火山噴發。
當雙子航天器抵達土星時，它們以環狀世界的壯麗複雜系統和衛星影像，匹配了之前在木星的表現，讓旅行者專案科學家埃德·斯通和他的同事們如願以償地獲得了一連串的發現。
旅行者 2 號將繼續探索天王星、海王星及其衛星。“科學是關於發現自然界的新事物，通常如果你一年發現一次新事物，你就做得相當不錯了，”斯通說。“但這簡直是一天又一天……地看到以前從未有人見過的東西。”
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旅行者號是 1970 年代末和 1980 年代行星探索黃金時代的旗艦。對於在 NASA 阿波羅輝煌時代之後長大的一代人，以及將要經歷 1986 年挑戰者號太空梭失事慘痛現實的一代人來說，旅行者任務代表了一條令人興奮的探索之路，那是載人航天飛行無法企及的。甚至好萊塢也注意到了這種興奮，將旅行者號航天器之一變成了星際迷航電影中的一個角色。而且，旅行者 1 號和 2 號仍在飛行，以每小時超過 55,000 公里的速度飛出太陽系。預計兩者都將在 2014 年左右到達星際空間。
當雙子航天器發射時，NASA 正在利用木星、土星、天王星和海王星每 175 年發生一次的罕見排列，將探測器送往太陽系的“大巡遊”。這種排列使航天器能夠利用每顆行星的引力，並使用相對最少的燃料從一顆行星擺動到下一顆行星。NASA 首次在 1973 年至 1975 年的水星探測任務水手 10 號中展示了這項技術。
旅行者號被設計為前往木星和土星的四年任務，航天器的設計壽命僅為五年。斯通說，如果主要任務成功，NASA 將決定是否繼續前往天王星和海王星。
旅行者號實際上是一個更大規模計劃的縮小版，該計劃最早於 1960 年代中期提出，旨在將四艘相同的航天器送往更長的外行星大巡遊，從木星到冥王星。熱電外行星航天器 (TOPS) 中的兩艘計劃於 1977 年發射，另外兩艘計劃於 1979 年發射。
儘管 NASA 在 1971 年 9 月提交了 1973 年預算申請，要求進行這次擴充套件的大巡遊，但時任 NASA 局長詹姆斯·弗萊徹在 12 月得知尼克松總統將不支援為太空梭和 TOPS 的大巡遊提供資金。在 1971 年結束之前，弗萊徹同意取消 TOPS，並用一對更便宜的航天器取而代之，這兩艘航天器僅飛往木星和土星。
大巡遊以水手-木星-土星 1977 或 MJS '77 的名義復活。1977 年 3 月，就在兩艘航天器發射前幾個月，該任務更名為旅行者號。儘管旅行者團隊曾希望將任務擴充套件到天王星和海王星，但這並非原始飛行計劃的一部分。“即使是四年的旅程也被認為相當冒險，因此 NASA 明智地決定：‘讓我們進行為期四年的前往 [木星和] 土星的旅程，然後逐步擴充套件它，’”斯通說。
旅行者 1 號在 1980 年 11 月完成了其主要任務，此前它飛越了土星的衛星土衛六，並飛到了土星環的後面。這次相遇改變了航天器的軌跡，使其向北偏離太陽系的黃道面，並朝著星際空間的方向前進，放棄了繼續前往其他外行星的可能性。
如果旅行者 1 號未能完成其在土星的任務目標，NASA 本可以將旅行者 2 號重定向以完成旅行者 1 號的任務。旅行者 2 號比旅行者 1 號早兩週發射，但其軌道更長，旨在使其在旅行者 1 號之後約九個月飛越土星，然後在旅行者 1 號完成其目標後繼續前往 天王星和 海王星。
旅行者號——建立在先前的先驅者號航天器成功的基礎上，併為伽利略號、卡西尼號和其他行星際機器人探測器奠定了基礎——按照今天的標準來看，其計算能力非常微薄。斯通說，每艘航天器都有三臺計算機，每臺計算機的記憶體約為 8,000 個字。這意味著旅行者團隊必須經常上傳新程式，尤其是在科學家想要將相機對準各種目標時。“該任務被設計為可重新程式設計的，”斯通說。“我們在發射前沒有預料到的是，因為我們一次只去一顆行星，所以在土星之後進行了重新程式設計。”
在 1989 年 8 月 25 日最後一次行星相遇中，旅行者 2 號抵達了太空中的一個地點，距離其預定目標 100 公里以內——此前它已經行駛了超過 70 億公里。這種精度相當於從 3,630 公里外一桿進洞。時間與計劃的時間相差幾秒鐘——這是一項關鍵的成就，因為航天器的相機和其他儀器被程式設計為在指定時間開始工作，斯通說。
拍攝最外層行星的影像需要團隊程式設計師的一些技巧。天王星的陽光比土星暗四倍，海王星的陽光比土星暗九倍；旅行者 2 號需要重新程式設計，以便其相機進行更長時間的曝光。但這也意味著探測器必須設定為在飛過其拍攝物件時稍微旋轉。這些調整使相機能夠在較暗的陽光下捕捉影像，但可以防止長時間曝光期間出現模糊影像。“我們真的必須確切地知道我們必須在何時何地觀看，因為那時必須進行機動，”斯通說。“這一切都經過非常精確的計時。隨著我們向太陽系更遠處前進，我們不得不採用新技術來進行這些定時曝光。”
旅行者 2 號對外太陽系的大巡遊揭示了一個令人驚訝的宇宙鄰域，那裡被認為冰凍和死寂的衛星正在發生地質活動，隱藏著潛在的地下海洋，甚至可能孕育著生命。這次巡遊還讓科學家們感到驚訝，他們發現了傾斜的 天王星磁場，並在飛越海王星時，觀測到科學家們認為平靜的行星上存在巨大的類似木星的風暴，以及其冰凍衛星海衛一上存在氮氣和塵埃的間歇泉。
斯通說，意想不到的發現的積累使旅行者團隊感到謙卑。“在旅行者號之前，我們有一個非常‘以地球為中心’的觀點，”他指出。“我們對地球的經驗成為了我們的基準和期望，而旅行者號一次又一次地表明，這種觀點太侷限了。我們真的不瞭解這個系統，因為我們認為地球有點典型——但事實並非如此。”
今天，旅行者號正在駛向虛空。它們的相機已關閉，僅使用必要的儀器來配給來自其日益衰弱的鈽電池的電力，它們已到達 太陽系的外邊界，一個名為 日鞘的區域，在那裡太陽風與星際介質碰撞。旅行者 1 號首先向北弧形飛出黃道面，走得更遠——截至 7 月 31 日，距離地球近 165 億公里。旅行者 2 號向南離開太陽系，距離地球超過 128 億公里。
一個由 10 名全職和兼職飛行工程師組成的團隊每天保持聯絡，儘管旅行者 1 號的往返通訊以光速計算大約需要 30 個小時，旅行者 2 號則需要 24 個小時。兩艘航天器都有足夠的電力和姿態控制推進劑，可以繼續執行到 2025 年左右。透過旅行者 2 號的海王星相遇，任務耗資 8.65 億美元。自 1998 年以來擔任旅行者專案經理的埃德·梅西說，NASA 現在每年花費約 500 萬美元來維護這兩艘航天器。
科學家估計，大約在 40,000 年後，每艘航天器都將在其他恆星附近，距離太陽約兩光年。它們現在的距離已經為這些探測器提供了獨特的有利位置——太陽系的鳥瞰圖。為了最後的光學歡呼，旅行者 1 號的相機從大約 65 億公里外拍攝了最後一張影像。這幅由 60 幀組成的馬賽克照片於 1990 年 2 月 14 日拍攝，捕捉到了太陽和六顆行星。這幅被稱為“全家福”的照片將地球顯示為漂浮在陽光中的一個“暗淡藍點”。
天文學家卡爾·薩根多年來一直遊說 NASA 拍攝這張照片，他受這張照片的啟發寫了一篇充滿詩意的文章：“再看看那個點，”薩根寫道。“那就是這裡。那就是家。那就是我們……我們唯一知道的家。” 航天器上裝載著 金唱片，其中包含大量關於地球生命的資訊，包括影像、人類解剖學百科全書章節以及多種語言的問候錄音。在薩根的倡導下，這個時間膠囊有一天可能會被外星生命發現。
梅西笑著回憶起他如何回應那些擔心旅行者號找到外星人的人。“他們中的一些人問，我們是不是在告訴他們我們在哪裡？他們是不是會利用這些資訊來攻擊我們？”他說。“我的回答是，‘他們早就從《我愛露西》的廣播中知道我們在哪裡了。’”