太阳系旅行者号探测器的故事——它们45年的伟大之旅！
今年是旅行者号发射的45周年。当然，这样的纪念日对于已经离开地球轨道的探测器来说毫无意义。但它们为我们做的这些已经真正改变了太阳系面貌的探测器有可能持续到下一个重要的周年纪念日，即50周年，在年。尽管有人说关闭仪器和节省机载电力甚至可能让我们到年。与此同时，我们很高兴能够追溯任务的步骤，总结这45年来给予我们的所有非凡发现。
太空游（SpaceGrandTour）的概念是在年借用了JetPropulsion（喷气推进实验室）的GaryFlandro（加里·弗兰德罗）注意到木星、土星、天王星和海王星将发生对齐在年代后期，将允许单个探测器使用当时的实验性探测器访问所有外行星“重力辅助”技术。加里·弗兰德罗设想的特殊对齐很少发生，每年一次……所以JPL立即接受了这个想法，考虑到时间和经济资源的巨大节省，开始了太空游计划。经过多年的改变和重新思考，经过多年的改变和重新思考，他们决定发射两艘完全相同的探测器，它们在不同的轨道上，具有不同的目标，最终将探索包括卫星在内的所有外行星系统。
年3月，就在发射前几个月，NASA举行了一场比赛，重新命名该项目，从那时起，该项目将被称为旅行者计划。旅行者2号于年8月20日首次发射。年9月5日，旅行者1号紧随其后，它以更快、更短的轨道飞向木星。旅行者1号的航线是为泰坦飞行而优化的，旅行者2号是为大旅行而优化的。两次发射都在卡纳维拉尔角进行。
那时，气态巨行星是神秘的，最大的地面望远镜几乎无法分辨。它们的卫星被认为是惰性和无趣的岩石，如水星或月球。然而，外太阳系似乎没有人类，不适合生命生存。所以，旅行者号取了太阳系的一部分，对它进行了简短而详细的研究，并将其充实为四颗巨行星、它们的环系统、磁场以及它们的48个卫星的全家福。增补和修改足以使天文学教科书被改写。
首先是木星。这颗巨大的气态巨行星的质量是任何其他星星的三倍，是地球的倍。这两艘探测器于年抵达木星，分别于3月5日和7月9日抵达木星，相隔4个月。即使经过几个世纪的望远镜观测，还是有惊喜出现。大红斑被发现是一个巨大的反气旋，大到足以吞噬地球，在它的外围有漩涡和较小的风暴。
在先驱者号飞越之后的六年里，它的颜色从橙色变成了深棕色。当旅行者号经过行星后面时，他们看到闪电照亮了黑暗的夜侧大气层。旅行者1号最接近木星的一次距离约为28万公里，之后它又遇到了木星的几颗卫星，依次是42万公里公里范围内的阿玛耳忒亚（Amalthea）、木卫一（伊奥）(2.1万公里)、木卫二（欧罗巴）(73.3万公里)、木卫三（Ganymede）(11.5万公里)和木卫四（卡利斯托）(12.6万公里)。传回他们壮观的地形照片为行星科学家们打开了一个全新的世界。旅行者1号还在木星周围发现了一个非常微弱的环系统，它是由内部卫星高速撞击后喷射出的尘埃组成的。这些环远没有土星的那么引人注目，但在科学上同样有趣。
旅行者1号还发现了木星的两颗新卫星:蒂比和梅蒂斯。两者的形状都是不规则的;蒂比最大的面积是公里，而梅蒂斯只有60公里长。然而，真正令人兴奋的是木卫一。木卫一是离木星最近的卫星，也是太阳系第四大卫星。这个看起来很奇怪的岩石，有着斑纹的黄褐色表面，看起来像一个发霉的橙色，它是太阳系中地质最活跃的世界。由两台高分辨率摄像机拍摄的图像向科学家们展示了一个相对年轻的地表世界，其中点缀着形状奇特的坑、比珠穆朗玛峰还高的山脉和火山熔岩流。
此外，NASA的一名工程师在探测器传回的一张图像中注意到，在地平线的曲率处出现了一股羽流。这一发现在旅行者1号团队中引起了极大的兴奋，寻找更多证据的工作立即开始了。对这颗木星卫星的其他照片进行分析后，发现木卫一的大气层中散布着九股羽流，这些羽流高达千米的高度，有力地证明了这颗卫星曾有火山活动。为了进一步证实这一新发现，研究人员还收集了稀薄大气及其表面的数据，稀薄大气及其表面主要由硫和二氧化硫组成，这是一种与火山现象有关的化合物。
旅行者1号的观测结果在4个月后得到证实，旅行者2号近距离掠过木卫一，尽管距离比第一个探测器要远。由于可以依靠相距不远的两次飞越，因此也可以研究火山活动随时间的演变。在两次会面之间的四个月时间里，木卫一的表面发生了很大的变化。第二段指出，第一个探测器发现的9座火山中只有7座仍在喷发。随后的研究表明，木卫一的极端地质活动是由于潮汐加热，这是由于木星和其他伽利略卫星——木卫二、木卫四和木卫三的引力应力在木卫一内部引起的摩擦。当科学家们意识到木卫一上的火山活动会对整个木星系统产生影响时，这一发现变得更加轰动。
火山活动的产物，如硫、氧和钠，实际上被火山爆发的力量提升了数公里，一直悬浮在大气层的最高层。在那里，这些粒子被木星的强磁场撕裂。然后它们在木星系统周围排列，形成一系列的带，从环绕木星系统的磁场和等离子体的角度来看，这些带有着重要的影响。
其他的惊喜来自于木卫二的飞越。科学家们遇到了一层水冰的外壳，其特征是一个复杂的线性条纹网。最初，他们认为是地壳裂谷或构造过程产生的深层裂缝。这一新发现表明，地壳年轻而温暖，可能与木卫一火山活动的潮汐现象相同。旅行者号对木卫二的观测提供了重要的迹象，表明在冰冷的地壳下存在着液态水海洋。
在与木星相遇后，旅行者1号于年4月9日完成了最初的航向修正，为年11月与土星相遇做准备。在飞越期间，旅行者1号发现了五个新卫星，一个由数千条带组成的环形系统，由被科学家称为“辐条”的B环上的微小粒子组成的楔形瞬态云，一个新的G环，以及F环两侧的“牧羊”卫星;这些卫星让土星环保持良好的状态。
此外，该探测器还拍摄了土星的卫星土卫一（Mimas）、土卫二（Enceladus）、土卫三（Tethys）、土卫四（Dione）和土卫五（Rhea）。根据传来的数据，所有的卫星似乎都主要由水冰组成。然而，其主要目标是探索土星最大的卫星土卫六（Titan）。人们如此感兴趣的原因是它的气氛。事实上，土卫六是太阳系中唯一一颗以稠密大气为特征的卫星。几年前，先驱者1号探测器拍摄的图像揭示了其复杂的组成，值得研究。
土卫六的飞越在11月顺利进行，距离约公里，但乍一看却令人失望，因为没有任何一起能够穿透厚厚的大气层观察地表，这仍然是一个大大的问号。尽管如此，科学家们还是获得了有关大气本身组成的重要数据。科学家们发现，大气层和地球大气层一样，主要由氮组成，并点缀着甲烷和乙烷云。
在飞越过程中，还研究了大气密度、温度和压力，同时估算了质量对探测器轨道的影响。飞越期间收集的数据至关重要，因为这些数据使人们对地表可能存在碳氢化合物湖提出了假设。在与土星相遇后，旅行者1号沿着轨道以每年5亿公里的速度飞出太阳系。
再见了，旅行者1号，谢谢你的一切!
但与此同时旅行者2号发生了什么?
旅行者2号与木星最近的接触是在年7月9日，距离约为65万公里。它传输了有关木星云层、新发现的四颗卫星、光环系统的新数据，以及张新照片。在它与木星相遇的过程中，传回了整个木星系统的壮观照片，包括它的卫星木卫四(距离约21.5万公里)、木卫三(距离6.2万公里)、木卫二(距离20万公里)、木卫一和木卫五，所有这些卫星都已经被旅行者1号探测过。利用两艘旅行者号的组合相机，木卫三和木卫四至少80%的表面被绘制成只有5公里的分辨率。然后，旅行者2号在最接近木星的两个小时后进行了航向修正，向土星驶去。它与第六颗行星的相遇始于离开木星系统的两年后，当时对卫星Iapetus进行了成像。
旅行者2号再一次重复了它的前辈的拍摄任务。与土星最近的接触发生在8月26日，距离约10万公里。探测器提供了更详细的光环“辐条”和扭结图像，以及F环和它的守护卫星，这些都是旅行者1号发现的。
旅行者2号的数据表明，土星的A环大概只有米厚。当它飞过土星后，探测器以每秒13公里的速度穿过土星环平面。在这一阶段的几分钟内，探测器被数千微米大小的尘埃颗粒击中，这些尘埃颗粒在蒸发时产生了“puff”等离子体。由于探测器的姿态被粒子反复改变，喷气机自动发射多次以稳定探测器。在这次遭遇中，旅行者2号还拍摄了土星的卫星Hyperion、Tethys，以及最近发现的Helene、Telesto和Calypso。虽然旅行者2号已经完成了它的主要任务目标，与这两颗行星相遇，但任务计划者将这艘经验丰富的探测器引向了天王星——这段旅程将花费大约4.5年的时间。
年11月4日开始了对这颗行星的观测，当时信号大约花了2.5小时到达地球。光照条件比地面条件少倍。距离天王星最近的一次接近发生在年1月24日，距离大约公里。在飞行过程中，旅行者2号发现了10颗小卫星，除了“旧”的9个环外，还有两个新的环，以及一个偏洲和偏心55度的倾斜磁场。探测器发现天王星大气层的风速高达每小时公里，并在顶部云表面以下公里处发现了沸腾的海水的证据。人们发现它的环在厚度和不透明度方面变化很大。
旅行者2号还传回了天王星的五颗较大卫星——米兰达、奥伯伦、爱丽儿、乌姆布里尔和泰坦尼娅的壮观照片。“米兰达”号的飞行距离仅为2.8万公里，这是它近10年的飞行生涯中最接近的物体。年2月14日，在与天王星相遇后，探测器进行了一次中途修正，将其精确地对准了海王星。
年8月25日，旅行者2号与海王星的相遇结束了70亿公里的旅程，它在这颗巨大行星的云层顶部飞越了大约4公里，这是它四次近距离飞越中最近的一次。在这次邂逅中，探测器发现了6颗小卫星和4个新环。由于海王星接收到的阳光太少，许多科学家原本预计看到的是一颗平静、没有特色的行星。
相反，旅行者号显示了一个动态的大气层，风速为每小时公里，与自转方向相反，比任何其他行星的风速都要快。海王星展示了它的大黑斑，一个类似于木星的大红斑的风暴系统，还有一个较小的、向东移动的云，叫做“踏板车”(scooter)，大约每16小时绕地一周。这颗行星被弥漫着灰尘的光环环绕;发现了六颗新卫星。氢被发现是最常见的大气元素，尽管丰富的甲烷让这颗行星呈现出蓝色的外观。
旅行者2号经过了北极地区，利用这颗行星的重力改变了轨道，最终与海王星最大的卫星海卫一相遇。海卫一后来被证明是太阳系中最有趣的卫星之一。事实上，它是环绕太阳轨道运行的天体中最冷的，表面温度为-摄氏度。探测器拍摄的图像还揭示了间歇泉的存在，这些间歇泉将冻结的氮和暗尘上升到极冠上方数公里的高度。所进行的观察也否认了关于其大气的任何假设，结果证明它非常稀有。迄今为止，旅行者2号仍然是唯一一个访问过海王星系统的探测器，这使得它的发现绝对是独一无二的。
这次海王星的飞越结束了旅行者2号的行星相遇，它在深空中度过了令人惊异的12年，几乎完成了最初计划的太阳系“太空游”，即使在科学上没有完成，至少也实现了目标。一旦经过海王星系统，旅行者2号就会沿着黄道平面以下的航线飞出太阳系。因此，在发射多年后，旅行者收集的数据继续被研究和处理，新的发现继续出现，毫无疑问，这一工程杰作将继续激励未来探索太阳系的任务。
一路走好，旅行者号，期待在50周年纪念日继续相见！
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