本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,並反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點。
旅行者2號宇宙飛船於1977年8月20日發射,而令人困惑的是,旅行者1號在兩週後的1977年9月5日發射 — 但仍然設法比它的姊妹飛船更早地到達了木星和土星。
這兩艘非凡的飛行器及其史詩般的旅程,因此在我寫這篇文章時正值40週年。在太陽系探索的歷史中,我不確定有任何任務能如此持久地產生如此多的成果 — 並如此有力地將自己深深地印刻在人類的意識中。
但是,與其過於抒情地描述它們的深刻意義,我認為簡要了解一下是什麼使(以及正在使)這些 20 世紀 70 年代和 60 年代的技術作品發揮作用會很有趣。
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兩艘飛船的質量都約為 830 公斤,現在標誌性的大型高增益無線電天線跨度達 3.7 米(12 英尺)。每艘飛船都配備了 16 個肼推進器、三個用於穩定 x、y、z 軸的陀螺儀、8 個備用推進器、三個放射性同位素溫差發電機(由美味的鈽-238 氧化物製成)、11 個科學儀器(帶有冗餘系統以幫助應對故障)和三個雙冗餘計算機系統。總而言之,每艘宇宙飛船都由大約 65,000 個獨立零件 組成。
旅行者號科學儀器。 來源:NASA,JPL
這些計算機系統令人印象深刻,既因為它們在當今電子世界中的原始性質,也因為它們的功能。例如,每艘旅行者號的計算機硬體總共有 69.63 千位元組的記憶體。對於如今一張經過高度壓縮的糟糕手機影像來說,這幾乎不夠用。儘管旅行者號實際上確實採用了易失性 CMOS 記憶體,以匹配其飛行資料系統中 CMOS 處理器的驚人速度 — 每秒能夠執行大約 81,000 次操作。
這聽起來還可以,直到您意識到最近的 iPhone 擁有一個處理器,每秒能夠執行大約 2000 億次浮點運算。
對於稍長期的資料儲存,資訊被寫入 8 軌數字磁帶上 — 包括移動部件 — 然後以大約每秒 160 位元的速度涓滴返回地球。磁帶的容量?大約半兆位元組。
旅行者號飛行資料系統硬體。 來源:NASA,JPL
但這些都是令人驚歎的電子硬體 — 高度定製、精細調整和設計。正是您在星際空間中航行數十年所需的東西。
科學儀器在上面的示意圖中標記出來。它們的範圍從由慢掃描電視攝像機(不是我們現在都習慣的完全數字化的探測器,而是配備了 8 個彩色濾光片在一個輪子上)構建的成像系統,到用於感應磁場、等離子體、宇宙射線和行星無線電波的大量探測器。
但到目前為止,由於旅行者號探測器的放射性同位素發電機中的電力正在減少,大多數科學儀器已被關閉。正在執行的儀器包括等離子體波探測器、磁力計和宇宙射線儀器。
旅行者號還能執行多久?嗯,宇宙飛船本身將繼續進入不受阻礙的星際空間,但目前的估計是,大約在 2025 年左右,電力可能會下降到兩艘探測器永久沉默的程度。
