离家128亿英里：NASA的智慧让旅行者2号在电力有限的情况下继续运行

NASA 工程师已经停用了旅行者 2 号航天器上的等离子体科学仪器，因为它的功率会随着时间的推移而减弱。尽管如此，这个距离地球超过 128 亿英里的航天器仍在继续利用剩余的四个仪器进行研究。 这种节约电能的努力旨在将其运行能力延长到 2030 年代，这也证明了它在探索太阳系外星际空间方面的独特作用。

艺术家的概念图显示旅行者号宇宙飞船在星空中穿行。 随着旅行者 2 号的电力供应逐渐减少，美国宇航局关闭了它的一个关键仪器以节省能源。 图片来源：NASA/JPL-Caltech

旅行者 2 号上的电源管理

由于旅行者 2 号探测器的电力供应逐渐减少，美国国家航空航天局（NASA）的任务工程师已经关闭了旅行者 2 号飞船上的等离子体科学仪器。

当它继续在距离地球超过 128 亿英里（约合 205 亿千米）的地方旅行时，航天器仍在运行四台科学仪器，以研究日光层以外的区域，日光层是由太阳产生的粒子和磁场组成的保护气泡。 该探测器拥有足够的能量，可以在 2030 年代继续利用至少一个运行中的科学仪器探索这一区域。

等离子体科学实验显示三个向阳杯指向略有不同的方向，以测量太阳风的方向。 第四个杯子（左上角）的指向与其他杯子垂直。 资料来源：NASA/JPL-加州理工学院/麻省理工学院

前所未有的任务挑战

由于旅行者号双探测器收集的科学数据是独一无二的，因此任务工程师采取了措施，尽量避免长时间关闭科学仪器。 没有其他人造航天器曾在日光层以外的星际空间运行过。

等离子体科学仪器测量等离子体（带电原子）的数量及其流动方向。 由于它的方向与等离子体在星际空间流动的方向相对应，近年来它收集到的数据有限。

1977 年 3 月，工程师们在 JPL 对美国宇航局的旅行者 2 号进行研究，这是该航天器在当年 8 月发射之前的工作。 探测器携带了 10 台科学仪器，其中一些仪器多年来为了省电已经关闭。 图片来源：NASA/JPL-Caltech

节能策略

这两个航天器都由衰变的钚提供动力，每年损耗约 4 瓦特的电能。 20 世纪 80 年代，双子旅行者号完成对巨行星的探索后，任务小组关闭了几台不用于星际空间研究的科学仪器。 这给飞船提供了充足的额外动力，直到几年前。 从那时起，研究小组关闭了所有对保持探测器工作不重要的机载系统，包括一些加热器。 为了推迟关闭另一个科学仪器的时间，他们还调整了旅行者2号的电压监控方式。

美国宇航局的每个旅行者号探测器都配备了三个放射性同位素热电发生器（RTG），包括图中所示的这个。 RTG通过将钚238衰变产生的热量转化为电能，为航天器提供动力。 资料来源：NASA/JPL-Caltech

监测结果

9月26日，工程师们发出了关闭等离子体科学仪器的指令。 由美国国家航空航天局的深空网络发出的信号花了19个小时才到达旅行者2号，返回信号又花了19个小时才到达地球。

任务工程师们一直在仔细监测对已有 47 年历史的航天器运行所做的更改，以确保它们不会产生任何不必要的次生效应。 研究小组已经确认，关闭指令已顺利执行，探测器运行正常。

2018年，等离子体科学仪器在确定旅行者2号离开日光层方面发挥了关键作用。 日光层和星际空间之间的边界是由旅行者号上的仪器所能探测到的原子、粒子和磁场的变化来划分的。 在日光层内部，来自太阳的粒子向外流动，远离离我们最近的恒星。 日光层在星际空间中移动，因此在旅行者 2 号靠近太阳泡前端的位置，等离子体的流动方向几乎与太阳粒子相反。

等离子体科学仪器由四个"杯子"组成。 三个杯子指向太阳方向，在日光层内观测太阳风。 第四个杯子与其他三个杯子的方向成直角，它观测到了行星磁层、日光层以及现在的星际空间中的等离子体。

当旅行者2号离开日光层时，流向面向太阳的三个杯子的等离子体急剧减少。 第四个杯子每三个月才会提供一次最有用的数据，此时航天器会以指向太阳的轴为中心旋转 360 度。 这也是这次任务决定先关闭这个仪器再关闭其他仪器的原因。

旅行者 1 号上的等离子体科学仪器于 1980 年停止工作，并于 2007 年关闭，以节省电力。 旅行者 2 号上的另一个仪器被称为等离子体波子系统，它可以估算出当太阳爆发时星际介质受到冲击产生等离子体波时的等离子体密度。

旅行者团队将继续监测航天器的健康状况及其可用资源，以便做出工程决策，最大限度地提高任务的科学产出。

编译自/SciTechDaily