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旅行者1号

Wikipedia · 2026-07-18 维基百科 👁 1 阅读

，以及發射和飛越的日期。標記表示著每年1月1日的位置，每五年的時段則標記一次。

圖1是從黃道北極按比例觀察的；圖2到4則是20%比例的。

在[ SVG文件中，]將游標懸停在軌跡或軌道上以突出顯示它及其相關的發射以及飛越的相對位置。]]

旅行者1号（）是美国国家航空暨太空总署（NASA）研制的无人空间探测器，于1977年9月5日发射。旅行者1号最初用于研究外太阳系，后来任务延伸至太阳圈边界与星际物质，并于2012年8月25日穿越日球層頂，成为有史以来第一艘进入星际空间的太空船。 截至2026年3月，旅行者1号距地球约， 是距离地球最远的人造物体， 并预计将于2026年11月抵达距离地球一光日的位置。

旅行者1号与姊妹船旅行者2号同属航海家計畫的主要探测器，旨在对于太阳系的外行星进行探测任务，而旅行者1号最后拜访了木星、土星及土星最大卫星泰坦（土卫六）。任务规划时，NASA曾在飞越冥王星与接近泰坦之间作出取舍，最后泰坦因具有浓厚大气层而被列为优先目标。 旅行者1号观测了木星与土星的天气、磁场与环系，并取得其多颗卫星的第一手详细影像，但也因为飞越泰坦的决定使其受到了额外的引力影响，最终飞离黄道并终止了它的行星探索任务。

完成行星飞越后，旅行者1号转入延伸任务，主要研究太阳圈外缘、太阳风与星际介质之间的交界，以及进入星际空间后的粒子与磁场环境。旅行者1号在2012年进入星际空间后，仍持续记录来自太阳活动与星际环境的讯号，并在2014年利用观测到的日冕巨量噴發影响，进一步证实探测器已位于太阳圈之外。

旅行者1号目前仍透过NASA深空网路接收指令并向地球传回资料，NASA与喷气推进实验室也会持续公布其距离与速度资料。 旅行者1号配备的放射性同位素熱電機供电虽逐年下降，但仍可能使探测器持续传回资料至2036年。 截至2026年，旅行者1号上仍在运作的科学仪器为与磁强计。

计划背景
在20世纪60年代，NASA提出“”（Planetary Grand Tour），研议发射一对探测器飞越所有的外行星，并计划于70年代开始着手进行。先锋10号搜集到的数据让科学家对木星磁场有更进一步的了解，帮助工程师设计更佳的探测器，以更有效地应对木星周围强烈的辐射环境。但由于预算过高，行星之旅计划便遭取消。

旅行者1号原本被当成水手号计划的一部分，并被命名为“水手11号”，但是后来由于预算遭到削减，NASA便成立一个独立的计划，称为“木星—土星水手计划”，并同时将此计划作为行星之旅计划的缩小版本。后来，由于天文学家认为该探测器的设计已经大幅超过原先水手号计划的探测器，值得获得独立的新名称，因此将计划改称为“旅行者计划”（）。

构造
旅行者1号是由喷气推进实验室建造的，其配有“姿态调节控制子系统”（ACS），包含16个联氨推进器、三轴稳定陀螺仪，以及将探测器的无线电天线指向地球的仪器。该系统还包括了大多数仪器的冗余单元和8个备用推进器。旅行者1号还拥有11个科学仪器，用于研究如行星等在太空中飞行时可能会遭遇的天体。

通信系统
天线|160px]]
旅行者1号的无线电通信系统被设计用来达到并超越太阳系的极限。该通信系统包括一个直径的高增益卡塞格林天线，通过地球上的三个深空网络站发送和接收无线电波。旅行者1号通常以2.3 GHz或8.4 GHz的频率在深空网络通道18中传输数据，而从地球到旅行者1号的信号則以2.1 GHz發送。

当旅行者1号无法与地球直接通信时，它的-{zh-cn:数字; zh-tw:數位;}-磁带记录器（DTR）可以记录大约67MB的数据，以便在另一个时间传输。截至2024年，旅行者1号发出的信号需要超过23小时才能到达地球。由于燃料87.7年的半衰期和热电偶的退化，RTG的电力输出会随着时间的推移而下降，但该船的RTG能继续让船上的部份装置持续运行至2025年。

File:Voyager Program - RTG diagram 1.png|RTG燃料容器示意图，绘出了钚-238氧化物球体
File:Voyager Program - RTG diagram 2.png|RTG外壳示意图，显示了发电硅锗热电偶
File:Voyager Program - RTG upclose.png|RTG装置的模型

截至年日，旅行者1号还有％的钚-238燃料（与刚发射时相比）。至2050年，约将剩余56.5％的燃料。

电脑
与其他机载仪器不同的是，旅行者1号的可见光相机不是自动操作的，而是由其中一个机载电脑“飞行数据子系统”（FDS）中的成像参数表控制。自20世纪90年代以来，太空探测器通常都装备完全自动操作的相机。

“计算机指令子系统”（CCS）負責控制摄像机。CCS包含了固定的计算机程序，如命令解码、故障检测和校正程序、天线指向程序和航天器排序程序。这台电脑是上世纪70年代海盗号轨道飞行器使用的改良版。旅行者中两个定制的CCS子系统的硬件是完全相同的，只是在软件上做了小的修改：其中一个有科学子系统，而另一个沒有。

“姿态調節控制子系统”（ACS）控制航天器的方向（姿态）。ACS使高增益天线指向地球，控制姿态变化，并对扫描平台进行定位。两个旅行者的定制ACS系统都是一样的。

科学仪器
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  • （PDS/PRN网站）

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| style="text-align:center" |无线电科学系统
Radio Science System

| style="text-align:center" |(RSS)

| 利用旅行者航天器的电信系统来确定行星和卫星的物理特性（电离层、大气、质量、重力场、密度）以及土星环中物质的数量、尺寸分布以及环本身的尺寸。 [http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experimentDisplay.do?id=1977-084A-02 更多资讯]
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| style="text-align:center" |红外干涉仪及光谱仪
Infrared Interferometer Spectrometer

| style="text-align:center" |(IRIS)

| 调查星体全球和局部的能量平衡和大气组成。获取行星和卫星的垂直温度分布，以及土星环中微粒的成分、热性质与大小。 [http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experimentDisplay.do?id=1977-084A-03 更多资讯]
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| style="text-align:center" |紫外光谱仪
Ultraviolet Spectrometer

| style="text-align:center" |(UVS)

| 用于测量大气特性及测量辐射。 [http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experimentDisplay.do?id=1977-084A-04 更多资讯]
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| style="text-align:center" |三轴磁通门磁强计
Triaxial Fluxgate Magnetometer

| style="text-align:center" |(MAG)

| 调查木星和土星的磁场，太阳风与这些行星的磁球的相互作用，以及行星际空间的磁场到太阳风和星际空间的磁场之间的边界。 [http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experimentDisplay.do?id=1977-084A-05 更多资讯]
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| style="text-align:center" |电浆光谱仪
Plasma Spectrometer

| style="text-align:center" |(PLS)

| 研究电浆体离的微观特性，并测量研究能量范围从5eV到1keV间的电子。 [http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experimentDisplay.do?id=1977-084A-06 更多资讯]
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| style="text-align:center" |低能带电粒子仪
Low Energy Charged Particle Instrument

| style="text-align:center" |(LECP)

| 测量离子，电子的能量通量和角度分布差异以及能量离子组成的差异。 [http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experimentDisplay.do?id=1977-084A-07 更多资讯]
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| style="text-align:center" |宇宙射线系统
Cosmic Ray System

| style="text-align:center" |(CRS)

| 用来查明宇宙射线的起源和加速过程、历史以及动力贡献、在宇宙射线源中元素的核合成、宇宙射线在行星际介质中的行为以及被捕获的行星高能粒子中的环境。 [http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experimentDisplay.do?id=1977-084A-08 更多资讯]
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| style="text-align:center" |行星无线电天文调查系统
Planetary Radio Astronomy Investigation

| style="text-align:center" |(PRA)

| 利用扫频无线电接收机研究来自木星和土星的无线电发射信号。 [http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experimentDisplay.do?id=1977-084A-10 更多资讯]
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| style="text-align:center" |偏振计系统
Photopolarimeter System

| style="text-align:center" |(PPS)

| 利用带有偏振器的望远镜收集关于木星和土星的表面结构、组成、大气散射特性和密度的资讯。 [http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experimentDisplay.do?id=1977-084A-11 更多资讯]
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| style="text-align:center" |电浆波系统
Plasma Wave System

| style="text-align:center" |(PWS)

| 对木星和土星的电子密度分布图以及局域波粒子相互作用的基本资讯提供连续、无鞘的测量，有助于研究磁层。 [http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/experimentDisplay.do?id=1977-084A-13 更多资讯]
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任务概要
旅行者1号最初计划属于美国水手号计划的一部分，它的设计利用了属于当时的新技术引力加速。幸运的是，这次任务刚巧碰上了176年一遇的行星几何排列。太空船只需要少量燃料以作航道修正，其余时间可以借助各个行星的引力加速，以一艘太空船就能造访太阳系里的四颗气体巨行星：木星、土星、天王星及海王星。两艘姊妹船旅行者1号及2号就是为了这次机会而设计，它们的发射时间是被计算过以便尽量充分利用这次机会。亦拜这次机会所赐，两艘太空船-{}-只需要用上12年的时间就能造访四个行星，而非一般的30年时间。

时间表
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|1980-01-29
|終止了偏振计系统運作。
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| 1980-08-22
| 开始土星观测阶段。

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| 1980-12-14
| 延伸任务开始。
|}

发射和轨迹
旅行者1号在1977年9月5日于佛罗里达州的卡纳维尔角，被搭载在一枚泰坦3号E半人马座火箭上发射升空。刚好于旅行者2号在1977年8月20日的发射两个星期之后不久。虽然旅行者1号发射较晚，1号却被发射进入更短的轨迹之中，让它又比2号更早到达木星和土星.。

最初，因为在泰坦3号E火箭燃烧过程的第二阶段裡出现了约一秒钟的燃烧不足，使地面的工作人员曾担心会使太空船因此而不能到达木星。后来幸好证实了在泰坦三E运载火箭的上层仍有足够的燃料燃烧。

拜访木星
运行的轨迹动画
]]

旅行者1号发射后，首次在1979年1月开始对木星进行拍摄。1979年的3月5日，旅行者1号飞行至距离木星中心349,000公里（217,000英里）的最近点。

木卫一上持续的火山活动的发现可能是最大的惊喜。 这是第一次在太阳系的另一个天体上发现活火山。木卫一上的活动似乎影响了整个木星系统。 木卫一似乎是木星磁层中物质的主要来源——木星磁层是围绕木星的空间区域，受到木星强磁场的影响。 在木星的磁層的外缘检测到硫、氧和钠，它们显然是由木卫一的火山喷发并通过高能粒子的撞击从表面溅射出来的

现时旅行者1号显然已完全进入日鞘，即介乎太阳系与星际物质之间的终端震波区域。如果旅行者1号最终在离开日球层顶后仍能有效运作，科学家们将有机会首次量度到星际物质的实际情况。

现况
旅行者1号在2011年3月9日距离太阳大约116.406个天文单位（约10,816,616,569哩或是约0.00183光年）。以光速往来太空船和地球间的无线电讯号大约耗时16.13个小时。航海家1号目前的相对速度是17.062公里/秒或61,452公里/每小时（约38,185哩/每小时）。每年约3.599天文单位，比姐妹号旅行者2号快了10%。旅行者1号在这样的速度下，若朝著半人马座比邻星的方向前進，将花上73,600年才會抵達。

旅行者1号在2011年3月9日的位置在赤经17.184时、赤纬12.14°，并且在黄道34.9°纬度位置，从地球上观测来看它是朝向蛇夫座前进。美国太空总署每天持续用深空网路对旅行者1号做追踪。这个网路会以旅行者1号的无线电讯号来测量高度和方位角，并且也会测量地球与旅行者1号之间的距离。

旅行者1号并没有朝向任何特定的星座前进，但是在约4万年后它会以1.6光年的距离经过蛇夫座的AC+79 3888恒星。这个恒星大体上来讲正以每秒119公里的速度朝向我们的太阳系移动。

德国AMSAT（业余无线电卫星通讯组织）在2006年3月31日追踪并接收到来自旅行者1号的数据，他们于波鸿使用了一台20米的碟型天线配合长观测时间技术。那些数据其后与深空网路位于西班牙马德里的观测站获取的数据进行了校对及验证（[https://web.archive.org/web/20070311043733/http://www.amsat-dl.org/cms/index.php?option=com_content&task=view&id=62&Itemid=97 AMSAT-DL的德语文件]、[http://www.arrl.org/news/stories/2006/04/25/2/ ARRL的英语文件] ）。相信这是首次对旅行者有这样的追踪。

天文学家在2010年12月13日证实旅行者1号通过太阳风的尽头，天文学家怀疑是由于星际风反向吹入太阳圈而使太阳风偏向另一边。太阳风侦测读数自2010年6月起一直保持在0，提供了关键证据。子午线（南北向）的太阳风，也就是天文学家怀疑太阳风速度增加的地方并不能推断旅行者1号的目前位置。旅行者1号在这一天距离太阳大约173亿公里。

2012年6月14日，科学家通过分析来自旅行者1号的数据得出结论：第一艘人类制造的星际飞行器正位于太阳系边缘，即将飞往星际空间。

2017年12月2日，时隔37年旅行者1号团队的科学家与工程师对其发出了指令，命令它4个轨道修正推进器再次点火，以判断飞行器的方向定位能力，最终旅行者1号做出正确的回应。这些轨道修正推进器用于帮助保持探针的天线指向地球，使得旅行者1号能够继续向NASA传输数据约两到三年。

关于旅行者1号的更新资料（或旅行者2号、先锋10号、先锋11号和新视野号）会即时公布在[http://www.heavens-above.com/SolarEscape.aspx?lat=0&lng=0&loc=Unspecified&alt=0&tz=CET 太空飞行器离开太阳系] 以及[http://voyager.jpl.nasa.gov/mission/weekly-reports/ 每周任务报告]。

航行者一號自2017年起不斷錄到來自星際空間、平穩持續的等離子波訊號，科學家相信有助了解星際空間的奧秘。

2022年7月9日，美國射电天文学家Wael Farah使用旧金山的艾伦望远镜阵的其中20個碟型天線並指向旅行者1号的計算位置，捕獲並记录到15分钟的動態訊號频谱，經與計算值比較後確認為旅行者1号的訊號。

2023年12月，航海家1號的飛行資料系統（Flight Data System，FDS）無法控制其遙測調變單元（telemetry modulation unit）子系統，導致探測器無法將科學數據發送回地球，僅能重複發送相同的資料。儘管曾嘗試重新啟動飛行資料系統，但仍無法解決該問題。此外，由於探測器與地球的距離超過150億英里（240億公里），使得命令到達探測器所需的時間約為22.5小時，該問題更加複雜。工程师们通过于2024年4月18日将其代码转移到未损坏的元件，放弃3%的存储，成功于2024年4月20日恢复正常通讯。

未来
旅行者1号预计将在大约300年内抵达理论中的奥尔特云，并得花上三万年才能完全通过。尽管它在四万年内不会走向任何一颗特定的恒星，但它将会以1.6光年内的距离通过目前在鹿豹座中的恒星格利泽445。NASA说：“旅行者注定——也许永远——会漫游在银河系中。”

假设旅行者1号不与任何物体发生碰撞并且没有被收回，新视野号将永远不会超过它，尽管它从地球发射的速度比任何旅行者太空船都快。新视野号目前以大约15km/s的速度行驶，比旅行者1号行程慢2km/s，并且仍在放缓。当新视野号抵达现在旅行者1号相距太阳相同距离时，其速度将为左右。

由于钚燃料源的放射性衰变，放射性同位素热电机提供的电功率会持续地下降，下降的速率为每年约4.2W。由于可用的电功率持续下降，每隔一段时间必须关闭太空船上的部分仪器，以确保剩下的仪器能继续运作。最有可能发回有关太阳圈和星际空间关键数据的仪器会优先确保运作，工程师则期望旅行者1号在2025年左右至少还能保有一个正常运作的科学仪器。

旅行者唱片
旅行者1号上携带了一张铜质磁碟唱片，内容包括用55种人类语言录制的问候语和各类音乐，旨在向“外星人”表达人类的问候。唱片有12英寸厚，镀金表面，内藏留声机针。55种人类语言中包括了古代美索不达米亚阿卡得语等非常冷僻的语言，以及四种汉语方言（标准汉语、粤语、闽南语、吴语）。问候语为：“行星地球的孩子（向你们）问好”。唱片还包括了以下内容：

  • 时任联合国秘书长库尔特·瓦尔德海姆的问候。
  • 时任美国总统卡特的问候，内容是：“这是一份来自一个遥远的小小世界的礼物。上面记载着我们的声音、我们的科学、我们的影像、我们的音乐、我们的思想和感情。我们正努力生活过我们的时代，进入你们的时代。”
  • 一个90分钟的声乐集锦，主要包括地球自然界的各种声音以及27首世界名曲，其中有中国古琴曲《流水》、莫扎特的《魔笛》和日本的尺八曲等。
  • 115幅影像，太阳系各行星的图片、人类生殖器官图像及说明等。

大眾文化
旅行者1号在小說《Fate/Requiem》中以「Voyager」的職階登場，在故事中被描述以小王子的形象現世，寶具為「遙遠的藍色星球啊」（其英文与《暗淡藍點》的英文“Pale Blue Dot”相同）；以後在手機遊戲《Fate/Grand Order》中改編為以「Foreigner」的職階、但沿用相同寶具登場。

電影《星艦迷航記;}-》，虚构的旅行者6號被外星人截獲改造送回太陽系，造成地球毀滅危機。電影《後會無期》，旅行者1號是阿呂的偶像。

参考文献
參閲

  • 往太陽系外的飛行器

** 旅行者1号
** 旅行者2号
** 先驱者10号
** 先驱者11号
** 新视野号

  • 非载人宇宙飞船
  • 太阳系探测器列表

外部链接
NASA官方網站
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*NASA歷年任務之
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其他介紹網頁

#无线电频率传播 #達到太陽逃逸速度的探測器 #美国国家航空航天局项目 #旅行者系列 #木星探测器 #土星探测器 #1977年美国

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