旅行者探测器现状：它飞到哪了？有没有飞出太阳系？

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2023年11月，正在飞往太阳系之外的旅行者一号探测器，出现了未知的技术问题，它无法给地球回传正确的信息，而是一些让研究人员无法看懂的乱码数据。
2024年6月NASA的科学家宣布，他们修复了旅行者1号的技术故障，目前，旅行者一号恢复正常。
这期我们聊聊，旅行者探测器。
旅行者探测器现在在哪

旅行者1号和2号探测器是于1977年从地球发射，距今已有47年的时间。

旅行者1号和2号发射照片

旅行者一号在1980年探测土星之后，飞离了黄道面（黄道面就是地球和其它行星公转的轨道面，这个我们称为黄道面）。
那么旅行者一号，在探测完土星后是向黄道面的北方飞去，方位呢，大致是朝着蛇夫座方向。
而旅行者二号，是在1989年探测了海王星之后，向黄道面以南，朝着人马座和孔雀座飞去。

各探测器飞行的数据

所以这两个探测器，不是直直的沿着太阳系的圆盘飞出，它们是从黄道面的两个方向，一上一下向太阳系之外飞去。

方位示意

目前，旅行者一号距离我们162个天文单位(1个天文单位就是地球到太阳的平均距离---1.5亿公里)，所以162个天文单位，也就是地球到太阳平均距离的162倍，差不多243亿公里。

旅行者1号距离数据，数据来源NASA

而旅行者二号呢，距离就稍近一些，它距离我们136个天文单位，差不多204亿公里。

旅行者2号距离数据，数据来源NASA

它们有没有飞出太阳系呢

有没有飞出太阳系，这个要看我们怎么定义太阳系的范围了。
以太阳引力定义太阳系范围的话，那么奥尔特云目前是太阳系引力的最远边界，它大概是从距离太阳1000个天文单位的区域开始，到100000个天文单位处结束，换算成光年的话，奥尔特云的边界大概距太阳1.8光年。

奥尔特云示意

所以，以旅行者一号和二号目前的距离来说，它们并没有飞出太阳系，就连奥尔特云的内边缘它们还没有到达，要到达奥尔特云内边缘的话，预计还要飞上300多年。
不过，奥尔特云目前也还只是理论的推测，还没有被证实是否真的存在。
这个就是以引力定义的太阳系边界。
那么，如果以太阳磁场定义太阳系边界的话。
旅行者一号和二号是已经飞出了这个范围。
以太阳磁场定义的边界，我们称为太阳系的日球层。

日球层是太阳风，也就是太阳发出的等离子体到达的最远范围。
在这个范围，太阳发出的等离子体在这里大量的聚集，就好像是等离子体组成的墙壁，它把来自星际空间的那些介质阻挡在外，形成了一个类似气泡的空腔。
它的整体的形状，由于太阳的运动，所以形状和彗星差不多，有顶部和尾部，而旅行者这两个探测器是由顶部穿过了日球层，从而真正意义上的进入了充满星际介质的星际空间。

旅行者穿越日球曾示意

旅行者1号是于2012年8月进入了日球层顶，当时测量等离子体密度的仪器是显示，等离子体密度增加了约40倍，所以天文学家判断出，它正在穿过日球层顶。

等离子密度上升

旅行者2号是于2018年11月穿越的日球层顶。
所以，以磁场定义太阳系边界的话，它们两个是已经飞出了这个范围，进入了星际空间。
它们与地球如何通讯

我们可以看到旅行者1号和2号，都有这个类似卫星天线的大锅。

这个我们称为高增益天线，它便是这两个探测器用来发射和接收数据的主要仪器。
而发射和接收时，高增益天线的方向必须要对准地球，要不它就无法向地球接收和发射数据。
比如，在去年2023年7月的时候，旅行者2号的高增益天线就意外的偏离了方向，导致地球无法接收它的信号，不过它们两个都有自动重置方向的指令，一个月后呢，天线方向又重新对准了地球，这才让天文学家和它重新建立了联系。
高增益天线是旅行者两个探测器上的设备，那么在地球有个被称为深空网络的全球通信设备。

深空网络控制中心

这个深空网络由地球上三个不同的站点组成，当探测器的距离达到3万公里后，不管探测器位于哪个方位，三个站点至少有一个可以和它进行通讯。

深空网络站点

所以，在地球上我们是由这个深空网络来和旅行者探测器进行通讯。
不过由于距离，我们和它们进行单程的通讯就差不多需要20个小时，一来一回就需要40个小时，这是一个很长的延迟。
而通讯到了2036年左右，它们也将超出深空网络的范围，那时它们的电量估计也已经耗尽了（电池预计2025年左右）。
所以那个时候，旅行者一号和二号将彻底的和地球失去联系，它们将独自的飞向遥远的深空，一直向前，探索人类未知的宇宙。
我是腾宝，一个热爱天文的科普创作者，还希望大家多多关注与支持。
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