11.6.3 “旅行者”计划
图11-20 “旅行者”探测器
“旅行者”航天器由喷气推进实验室研制，包括“旅行者”1号和“旅行者”2号一对探测器。“旅行者”2号发射于1977年8月20日，“旅行者”1号发射于9月5日。
虽然“旅行者”原来的任务只是研究木星和土星的行星系统，但“旅行者”2继续前往天王星和海王星探索。现在两个“旅行者”都负责探索星际空间。两个探测器已经工作40年，任务扩展了三次，还在继续收集和传递有用的科学数据。“旅行者”1现在是离地球最远的人造深空探测器。
2012年6月15日，NASA报告“旅行者”1非常接近进入星际空间，因为太阳系外部高能粒子急剧上升，2013年9月，美国航空航天局宣布，“旅行者”1于2012年8月25日跨越太阳风层顶，成为第一颗进入星际空间的航天器。
截至2017年，“旅行者”1和“旅行者”2都一直在监测太阳系外部扩展区的条件。预计“旅行者”科学仪器可以运行到2020年，之后，因为有限的电量将要求仪器逐一关闭。在2025年左右，不再有足够的电力来操作任何科学仪器。
“旅行者”携带了55种人类语言的问候语和音乐的铜质磁盘唱片，旨在向“外星人”表达人类的问候。
“旅行者”计划的背景
如前所述，“旅行者”1和“旅行者”2原来是“水手”号项目的一部分，分别为“水手”11和“水手”12。后来它们从“水手”号项目分离出来，叫“水手-木星-土星”，再后来因为探测器的设计和“水手”家族已经大不一样，才叫“旅行者”。“旅行者”计划基本上是20世纪60年代后期和70年代初期NASA的“大旅行”计划的替代。“大旅行”计划用二组探测器（四个），其中一组（二个）探测器访问木星，土星和冥王星，另外一组（二个）将访问木星，天王星和海王星，飞越太阳系的所有外行星，耗资约为10亿美元，由于资金削减，导致取消并更换“水手-木星-土星”，成为“旅行者”计划。
“旅行者”2完成了“大旅行”计划飞越所有太阳系外行星任务，除了冥王星，那时冥王星还没有被国际天文学联合会除名，被认为是太阳系的行星。
“旅行者”探测器结构
图11-21 “旅行者”探测器结构
“旅行者”1号和“旅行者”2号结构相同，重722公斤，其中105公斤是科学仪器。中心部分由直径约2米，深度约60厘米的十面棱柱构成。探测器携带推进剂球形罐、通信系统和科学仪器。
3.7米直径高增益天线安装在棱柱面对地球的一端。飞船和地球之间的通信通过高增益天线S波段和X波段传输。
由棱柱扩展出3根梁：一根安装了多种仪器；一根13米长梁上安装了弱场磁力计；还有一根梁上安装了放射性同位素热电发电机。放射性同位素热电发电机产生约400瓦电力。探测器由姿态控制子系统、计算机命令子系统和飞行数据子系统管理飞行。推进器和陀螺仪提供探测器的推进和姿态控制。系统3轴稳定，保证高增益天线指向地球和科学仪器朝向其目标。
“旅行者”探测器动力
“旅行者”电力由3个放射性同位素热力发电机供应，核原料为钚-238，在发射时提供大约470瓦，30伏直流电。由于核原料的衰减和双金属热电偶退化，到2009年9月25日，由“旅行者”1和“旅行者”2产生的电力分别下降到276.4瓦和277.6瓦。由于电力下降，一些有效载荷必须关闭，限制了探测器的能力，但是两个旅行者号探测器仍在发回科学仪器的全部科学数据。(https://www.daowen.com)
现在，两个“旅行者”还有足够的电力和姿态控制推进剂维持继续工作，到2020年左右，电力将不再支持科学仪器操作，科学数据传输和探测器的操作将停止。
图11-22 放射性同位素热力发电机
飞越太阳系外行星
“旅行者”1主要任务在1979年相遇木星系统和1980年相遇土星系统后，于1980年11月20日结束。“旅行者”1首次提供木星和土星及它们卫星详细照片。
“旅行者”2比“旅行者”1先发射，利用20世纪70年代后期176年才会发生一次的行星一致机会，让“旅行者”2分别飞越木星、土星、天王星和海王星，成为首次访问天王星和海王星的探测器；“旅行者”2在1979年遇到木星系统，1980年遇到土星系统，于1986年1月经过天王星，1989年8月经过海王星，完成“旅行者”项目探测所有外太阳系行星任务。“旅行者”2探测器送回外行星、行星环及它们卫星的壮观照片，记录了大量科学数据，在木星的卫星木卫一上发现了一些活动火山，在海王星的卫星崔顿上发现间歇喷泉，在其他卫星上发现冰和石头信息。
“旅行者”1比“旅行者”2后发射，但是在快速轨道上飞行，让它早到木星和土星，并且首先飞离开太阳系，但是失去访问天王星和海王星的机会。
1998年2月17日快速的“旅行者”1超过速度较慢的“先驱者”10，成为飞行最远的太空人造天体。即使后来的快速“新视野”探测器也赶不上它，因为“新视野”最终速度将小于”旅行者”1的速度。“旅行者”1和“先驱者”10是宇宙中分离最远的人造天体，因为它们反向飞行。
图11-23 “先驱者”10、11和“旅行者”1、2飞行路线
“旅行者”探测太阳系边界地区
“旅行者”的主要任务以1989年“旅行者”2飞越海王星结束。“旅行者”现在的任务是1989年后的延伸任务，用于寻找和研究太阳系的边界，包括柯伊伯带、日光层和星际空间。NASA保持和”旅行者”1和2两个探测器定期联系，以便监视外太阳系空间的条件。
1998年2月17日，“旅行者”1号超过了“先驱者”10号，成为距离地球最遥远的人造天体，“旅行者”1号是目前保持与地球通信最遥远空间探测器。科学家们预计2012-2015年间“旅行者”1号跨越太阳风顶层。“旅行者”1号近距离飞越土星和土卫六获得额外的重力助推加速，它是太阳系中最快的探测器，速度为17.26公里/秒。“旅行者”1和地面深空网间还在正常接收指令和发送数据。
图11-24 探测太阳系边界地区
研究人员发现，2012年8月25日是带电粒子数量下降和银河宇宙线数量上升的一天，这一天很可能就是“旅行者”1号抵达星际空间的日子，距离太阳大约121个天文单位。
2013年9月12日报道，“旅行者”1号已经飞出了太阳系。成为第一个进入星际空间的人造物体。距离地球约187亿公里。