1965年，一位名叫盖瑞.弗兰多的加州理工大学研究生，在无意中发现了一条 通向外太阳系的飞船航道 ，由此开辟出了人类 历史 上最伟大的一次旅行，至今为止，从这条航道发射出去的两个探测器，依旧在书写自己的传奇。 这就是目前距离地球最遥远的探测器，旅行者1号和旅行者2号 。为什么说这次飞行堪称伟大，我们还需要重新说回弗兰多发现的航道。
在上个世纪七十年代，NASA最远只探测过火星和水星两个内太阳系行星，科学家还没有考虑过对外太阳系进行考察。其实想要加速离开太阳系说起来挺简单的，只要借助木星巨大的引力，探测器就有足够的速度进行星际旅行。经过研究，弗兰多发现，在1980年左右，木星、土星、天王星和海王星、冥王星，刚好会运行到太阳系的同一侧。也就是说， 只要计算出合适的轨道，用一个探测器就可以一次性访问这些行星，而这样的机会一旦错过就要再等175年 。
在这样的契机下，NASA开始着手准备外太阳系的探测计划，并赶在1977年发射了旅行者1号和2号，这一走就是44年。如今，旅行者1号已经脱离了太阳辐射的范围，在预计得很长一段时间里，它都会是距离我们最遥远的探测器。可惜的是， 旅行者1号和2号因为电力衰减的原因，现在已经关闭了大多数科学仪器，我们也只能从传回的少数信号中，推测外太阳系的环境。
旅行者一号和旅行者二号
虽然旅行者1号和2号已经飞行了43年，但它们距离太阳系的边界还非常遥远，根据学者的估计，旅行一号想要进入最外侧的奥尔特星云，大概还需要400多年，而离开奥尔特星云，真正脱离太阳的引力，大概需要4万年的时间。
不过，随着电池电量的耗尽，这两颗探测器最终会变成失联的漂流者，永远与我们失去联系。 到现在，旅行者1号和2号的电力系统还能维持20W左右的功率运行，相当于一个手机快充的功率。很难想象，在如此遥远的距离下， 它居然还可以跟我们保持无线电通讯 。NASA最近一次和旅行者一号通讯，是在2017年，工程师向它发出指令，用仅有的一点燃料进行了10毫秒的推进器点火。 在这之后，为了节省电力，旅行者1号就已经和地球处于半失联状态了 。
其实按照计划，旅行者1号在2012年的时候应该向地球传回一次大小为64KB的观测数据，因为这时正好是学者预计它脱离太阳辐射的时候。但可惜的是，由于关键仪器损坏，观测无法顺利进行。直到2018年， 后来居上的旅行者2号才从222.34亿千米外发回信号，人们才敢确定它们真的离开了太阳辐射的范围。
在2018年12月的国际地球物理联合大会上，旅行者号团队终于向外界公布了这一喜讯。 通过旅行者2号携带的等离子体谱仪和宇宙射线探测系统等科学仪器，他们终于确认，旅行者2号在2018年11月5日穿过了太阳的边界，也就是所谓的日球层顶。 在这个边界上，来自于太阳的辐射粒子陡然下降，而来自宇宙的辐射粒子相应增多。团队通过发回的信息得知， 无论是太阳系内还是太阳系外，都充满了危险的高能辐射。
传回这个信号有多不容易？
和探测完木星之后直接向外太阳系进发的旅行者1号不同， 旅行者2号是迄今为止唯一一个一次性飞过木星、土星、天王星和海王星的探测器。 也因此在内太阳系逗留的时间较多，才被稍晚发射的旅行者一号超越。而且旅行者1号借助的是木星的引力，所以速度比2号快出许多，到现在已经比2号多飞了25个天文单位，也就是25个地球到太阳之前的距离，在未来，这个差距会越拉越大。
为了保证与地球之间的联系，旅行者号在设计之初，就选择了口径达3.7米的高增益天线，并且配备了精度极高的陀螺仪，可以用来修正天线的方向，让它时刻对准地球。
不过即便如此，旅行者1号的发出的信号还是非常微弱，毕竟目前它的功率只有20瓦，并且信号会随着距离的拉远而越变越弱。为了接受到旅行者号的消息， NASA从上世纪60年代就开始建造用于星际通信的信号接收系统，名叫深空网络。 它是一个可以支持星际无线电通信和射电天文学观测的全球性天线网络，由全球三个天文台的一系列天线阵列组成。每个天线的直径可以达到70米，可以把微弱的信号放大上亿倍，是如今灵敏度最高的天线系统。 尽管如此，地球和旅行者号在通信时还是避免不了延迟缓慢的硬伤。
为了保证信号频段不被干扰，旅行者1号采用了2.3GHz 8.4GHz的高频信号与地面通讯，而深空网络则选择2.1GHz信号。不过，使用模拟信号通讯还是有一个麻烦，就是它难以保证信号的准确性，所以在传递信号的同时，还要发送纠错码来校验信息。为此，旅行者一号想要传回一张大小1MB的照片，都需要花费将近半个月的时间。所以， 别看这次旅行者号只是发回了一个64kb大小的文件，背后付出的代价是我们常人难以想象的。
而旅行者2号的条件更加艰苦，在1989年飞过海王星的卫星之后，旅行者2号就已经完成了自己的使命。为了获取更加精确的信息，团队让旅行者2号近距离飞跃海卫一的北极，使它的轨道相对于行星盘向南偏转。这让地球上两个北半球的深空站已经无法捕获它的信号，只有南半球澳大利亚的70米口径天线DSS43，依旧有足够的功率和它保持联系，所以地面再也无法24小时向旅行者2号发送指令。而更糟糕的是， 深空网络已经修建了50年，各种器材老化，NASA不得不在2020年3月停机维护 。
在这段时间里，旅行者2号完全处于失控状态。直到10月30日，天线发射机才完成更换，NASA才又一次和旅行者2号取得联系。不过，这样的日子，可能也坚持不了多久了， 因为旅行者号的电力供应已经维持不了多长时间了。
旅行者号还能坚持多久？
旅行者1号和2号都携带了十种科学探测仪器 ，在内太阳系，它们还可以使用太阳能电池板供电，但越过了柯伊伯带之后，太阳光已经变得非常微弱，无法提供电力，两个探测器都只能靠自带的放射性热核电池来供电。
这种热核电池是现在地外探测器的标配之一，比如说我国的嫦娥4号着陆器上就有同样的装置。它的发电原因也非常简单，首先，热核电池中的放射性物质会不断衰减，释放出热量，而外太空环境下是近似绝对零度的超低温，因此就可以用 温差发电机来发电 。不过随着热核电池放射性的衰减，它释放的能量就越来越少，大概以每年4瓦的速度递减。为了延长工作时间， 旅行者号不得不关闭了大部分科学仪器 。
比如说在2007年，旅行者号关闭了等离子体波探测系统， 它本来是探测行星等离子流情况的仪器 。在2008年又关闭了行星射电天文探测仪，它原本是用来研究木星和土星发出的电磁波信号的。2010年又关闭了紫外光谱仪，原本是用来测量行星大气性质和辐射的仪器。到了2015年又关闭了数据磁带机，它原本相当于旅行者号的缓存，关闭了它之后，旅行者号再也无法向地球发送大小超过64kb的大型文件。
而到了2020年，旅行者号已经关闭了大多数科学仪器，学者预计，到了2025年，旅行者探测器将关闭所有科学仪器，只保留无线电通讯能力，届时它就已经失去实用价值。 而到了2036年，核电池就会衰减到无法支持任何设备使用的状态，我们将永远和它们失去联系。
结语
当然，作为人造飞行器的先驱者，旅行者1号身上还带着一个特殊的使命，就是向可能会碰到它的外星人传递我们的情况。在旅行者1号上还带着一张铜制镀金唱片，里面还配备着用金刚石做唱针的留声机。这张唱片里录制着人类55种语言的问候语，以及各类经典乐曲。这个唱片可以保证在十亿年内丢失的数据不超过1%， 也许会成为人类在这个世界上保存最久的文明遗迹 。
另外，磁盘上还有115副影像，包括太阳系的位置，人类外貌等等信息。另外，唱片的封套上还有一块高纯度的铀238，它的半衰期为41.7亿年。 如果发现它的外星人捕获了探测器，就可以通过半衰期检测，推测出它发射的大概时间。 不过，到了现在，已经有非常多的科学家对当年发出的问候忧心忡忡，比如说霍金就认为人类不应该主动去寻找外星人，因为它如果能发现人类发射的问好信息，并来到地球，就说明人家的科学技术远远高于我们，人类在外星文明面前根本不堪一击。
至于这些文明有没有更加高尚的道德，谁也不敢保证，我们也不应该拿自己的命运去赌外星人的人品。所以，这颗当初满载人类希望的老伙计，说不定会在未来给人类闯下大祸。不过到现在为止，我们应该还是安全的，旅行者探测器还要再过4万年的时间，才能进入其他星系，我们还有很多的准备时间。也许到了以后，我们掌握了更先进的动力系统，说不定会追上旅行者一号拿回这些送给外星人的礼物。
经过30年之久的无线电失联，美国宇航局终于与旅行者2号取得联系
从没有完全像这样的一次无线电沉寂。几个月没有办法联系到旅行者2号后，NASA终于恢复了和这个创记录的星际航天器的通信。
这次通信故障开始自三月，几乎是在八个月前，在疫情还没有全球流行的时候，这次故障不是因为劣质而故障，也不是和星际间不可思议的物质的碰撞(尽管也有)。
旅行者2号的情况，多数是例行维护。然而，当你是一个 历史 上飞得最远的飞行器，将地球甚至整个太阳系甩在身后，再也没有什么是真正的路线。
三月，NASA宣布澳大利亚的深空探测站43(DSS-43)——唯一一个可以给旅行者2号发送指令的天线站，需要进行重要的升级，所以要关闭大概11个月来完成升级。
在那段旅行者2号离地球已经超过了187亿公里（116亿英里），并且离地球越来越远的时期，科学家们虽然可以接收到它发回地球的广播，但是旅行者2号却完全不能接收到任何来自地球的指令。
目前，DSS-43仍在进行升级，预计在2021年2月完成全部升级，但现在已经安装了足够的升级程序，可以进行初步的测试。
操作员们向旅行者2号发送了他们自三月以来的第一条指令，在发布了一系列指令后，NASA报告称旅行者2号回复了一条代表已经收到指示的信号并且按要求执行了命令。
在这八个月里，深空探测站43也已经升级了。NASA旅行者2号也等待着我们再次向他发送指令。我们在当地时间10月30日、星期五发送了那些指令，34小时48分钟的循环时间后，我们终于得到了一句“你好”的反馈！
成功地与航天器达成无线电通讯连接通常并不是什么值得报道的事件，但旅行者2号是一个如此有故事且 历史 意义的探测器（实际上担负着NASA持续时间最长的航天任务），它理应得到特殊关照——特别是在此种单向无线通讯静默了许久情况下，这实际上是前所未有的。
据NASA透露，DSS-43已经三十多年没有如此长时间下线了。唯一能与旅行者2号建立通讯的旧通讯天线需要替换了，他们已经服役47年之久。
作为整修的一部分，DSS-43正在装备两个天线，升级加热和冷却设备，能源供给设备，还有其他支持发射的电子设备。这次升级可以让这个已经成为传奇的DSS-43拥有更长的服役寿命。
“这次任务的独特之处在于，我们对天线进行了全方位的升级，从基底到天线边缘上方的碟状天线中心的天馈线。”NASA的深空探测网络工程的负责人Brad Arnold说。
“这次和旅行者2号的通讯测试明确地告诉我们事情正在沿着我们工作的方向发展。”
至于为什么DSS-43是世界上唯一能联系到旅行者2号的深空天线，原因并不是纯粹的技术问题。而是由于1989年探测器飞越海王星的卫星Triton，旅行者2号的轨道相对于太阳系行星平面明显向南转向，这意味着北半球的地球天线无法联系到它。
“我们一直在和飞船沟通。我们每天都在这样做，”旅行者号星际飞行任务的项目经理苏珊娜·多德告诉CNN。
“我们可以看到它的 健康 状况。如果它不 健康 ，我们早就知道了。”
旅行者2号是美国宇航局于1977年8月20日发射的一个太空探测器，用于研究外行星。作为“旅行者”计划的一部分，它是在它的孪生探测器“旅行者1号”前16天发射的，它在一个到达木星和土星的时间更长的轨道上，但这却能确保进一步与天王星和海王星相遇。旅行者2号是五艘达到太阳逃逸速度的航天器中的第四艘，这将使它能够离开太阳系。
它的主要任务是以1989年10月2日对海王星系的 探索 结束，它1979年访问了木星系，1981年访问了土星系，1986年访问了天王星系。旅行者2号目前正在执行其研究星际空间的扩展任务，截至2020年11月6日，它已经运行了43年2个月16天。它通过美国宇航局的深空网络保持联系。[5]对深空网络的维护导致了长达8个月的探测器对外通信的静默期。联络于2020年11月2日重新恢复，并且一系列指令被传输，随后被执行，并通过成功的通信信息进行中继。[6]
2018年11月5日，旅行者2号在距离太阳122 AU（1.83 1010km）（约16:58光小时）[7]，[8]以相对于太阳的15.341 km/s（55230 km/h）[9]的速度移动，离开了太阳风层，并进入了星际介质（ISM），这是一个不受太阳系影响的外层空间区域，加入了2012年到达星际介质的旅行者1号。[10][11][12][13]旅行者2号已经开始提供第一次直接测量星际等离子体密度和温度的数据。
作者 ： Peter Dockrill - ScienceAlert
FY ：Astronomical volunteer team
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