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沉默的先驱者号,为何偏出四十万公里

2003年1月23日,美国加州戈尔德斯通的深空测控天线对准金牛座方向。信号单程要走约11个小时。那天,工程师最后一次收到了先驱者10号的回应。此后它彻底沉默,却从未停下——按估算,它如今距地球约200亿公里,仍在向外飞。

它给人类留下了两样东西:一块焊在舱体上的镀金铝板,和一道写进飞行数据里、让工程师皱眉多年的”多余减速”。

它本来只想去木星看一眼

1972年3月2日,先驱者10号升空。它要穿过一片当时谁也没把握的区域——火星与木星之间的小行星带(数以百万计的石块与碎屑组成的环形地带,可以想象成一条绕太阳的碎石公路)。不少人担心它会被撞毁。1972年7月,它安全穿了过去,是第一个做到这一点的探测器。

1973年12月,它从木星云顶上方掠过,拍回人类第一批木星近距离照片,并借木星的引力给自己”加速”,成为最早达到太阳系逃逸速度(足以摆脱太阳引力束缚、不再回头)的人造物体。

一年后,先驱者11号跟上。它1974年12月掠过木星,1979年9月掠过土星,第一次近距离拍下土星环与土卫六。两艘探测器,把太阳系外行星的大门推开了一道缝。

一封信,焊在星际流浪者身上

先驱者10号和11号各带一块约23×15厘米的镀金铝板。它由卡尔·萨根与弗兰克·德雷克设计,画着两个人形、太阳系的位置、氢原子跃迁的波长刻度,以及一组脉冲星的方位与周期——用物理常数当语言,希望对方读得懂。

这并非浪漫的即兴创作:脉冲星彼此的相对位置会随时间改变,所以这张图同时也是一个”寄信时间戳”。

需要说清楚:这块板被外星文明捡到的可能性,目前没有任何观测依据,只能算一个思想实验。它真正的意义,是让人第一次认真设想”我们该如何向宇宙介绍自己”。

那道多余的减速

1998年前后,研究者发现了一件怪事。两艘先驱者号的飞行速度,比引力计算给出的预测每年慢一点点。用加速度表示,约为8.7×10⁻¹⁰米/秒²,相当于地球表面重力的百亿分之一。听起来小得可笑,可时间一长就显形了:三十多年累积下来,它让探测器偏离预期位置约40万公里——比地月距离(约38万公里)还远。

这就是著名的”先驱者号异常“。有人猜要修改引力理论,有人猜是暗物质,也有人怀疑探测器上藏着未知的物理效应。那几年,它几乎成了”新物理”的候选试验场。

答案藏在机器的余热里

转折来自一个朴素的思路:探测器自己在发热。

先驱者号靠放射性同位素温差发电机(用钚-238衰变放热来发电的装置)供电,电子设备也在耗电发热。热量以红外辐射的方式从舱体表面散出去,而散出的方向并不均匀——就像你站在冰面上不断朝一个方向扔雪球,反作用力会把你往反方向轻推。

2012年,以斯劳瓦·图雷舍夫为首的研究团队把存档的多普勒测速数据(靠无线电频率的细微变化推算速度,精度可达每秒毫米级)与热模型逐一比对,认为这种”热反冲”足以解释观测到的加速度。目前主流观点认为,谜底就在这堆余热里,并不需要改写引力理论。但也得说明:这是基于历史数据的模型重建,不是把探测器搬进实验室直接测量;该解释已被学界广泛接受,却仍不是”亲眼看见”的直接证据。

它现在飞向哪里

先驱者10号在约200亿公里外,光要跑十几个小时才能抵达我们这里。它大致朝金牛座方向,估算约两百万年后会掠过亮星毕宿五附近——这只是轨道外推,途中没有导航,也没人再给它指令。先驱者11号在1995年最后一次传回信号后同样沉默,正沿另一条轨道离开。它们都不会回来。

回到那个下午

戈尔德斯通的天线在2003年1月23日之后,再没从那艘飞船那里收到任何回音。可它仍在飞,带着那张时间戳和一身余热,穿过太阳风吹不到的黑暗。

我们今天能算出它偏出约40万公里,却算不出会不会有谁读到铝板上那两个人形。或许更值得追问的是:如果那封信真的被打开,收信人看到的,会不会是一个我们自己都已认不出的人类?

  • 延伸阅读:卡尔·萨根《宇宙》(Cosmos),书中对先驱者号金属板的设计思路有生动讲述。
  • 延伸阅读:NASA 喷气推进实验室(JPL)先驱者任务档案页,可查到两艘探测器的轨道数据与最后一次通信记录。
  • 延伸阅读:纪录片《旅行到宇宙边缘》(National Geographic),含深空探测器飞离太阳系的影像段落。
文章标题:沉默的先驱者号,为何偏出四十万公里
文章链接:https://www.nasaeye.com/science/3462.html

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