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F类四十年前的这个星期二,一个汽车大小的设备从佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射升空。35年后,它成为第一个也是唯一一个进入星际空间的人造物体。一路上,旅行者号探测器(共有两个)成为木星、土星和土卫六飞行的头条新闻。

当旅行者号探测器发射时,弗兰·巴格纳尔还是一名学生,她就探测器在木星周围收集的数据撰写了博士论文。科罗拉多大学博尔德分校天体物理和行星科学教授、美国国家航空航天局外行星评估小组前主席,也参与了伽利略号、深空一号、新地平线号和朱诺号任务。

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鹦鹉螺与巴格纳尔(Bagenal)会面,讨论了旅行者号(Voyager)的遗产以及载人和无人太空探索的未来。

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你说过再也不会有旅行者了。为什么不呢?

其中一个原因是,我们让行星以每175年发生一次的特定方式排列。再过135年,他们才能再次排成这样。另一个原因是,旅行者号是第一次探索浪潮的一部分,在这一波探索中,你设计任务是为了第一次瞥见。你以一种非常开放的观点进入,然后说:“让我们看看那里有什么。”后续任务往往更有针对性。例如,伽利略只是在观察围绕木星的伽利略卫星。卡西尼号前往土星,花了13年时间探索卫星、光环和土卫六。

旅行者号仍在发回有趣的数据吗?

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哦,是的,当然。它位于星际介质中,旅行者1号正在探索日光层边缘的边界,在那里太阳风与星际介质相邻,星际介质是恒星之间的介质。这是我们第一次去那里。我们正在测量带电粒子、宇宙射线、磁场、电场、电波、无线电波等等。这告诉我们星际介质如何与太阳系相互作用。

旧的旅行者号数据中有新的科学吗?

信不信由你,我还在分析旅行者号的数据。我们刚刚发表了三篇关于33年前“旅行者”号数据的论文,同时我们都在庆祝发射40周年。这很有趣。我意识到,我从1979年开始写论文的一些数据没有被重新分析。我们有了新的信息和新的物理,我们可以将其纳入分析中。这是一个考古项目,旨在挖掘并找到旧数据集,然后尝试了解如何分析它。所有旧代码都是用Fortran编写的,与我一起工作的新本科生都使用IDL或Python。这就像去看象形文字。

旅行者号任务何时结束?

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我们会在某个时候耗尽能量。我们已经在尽可能地循环使用这些仪器并节约能源。车载放射性同位素太阳能发电机的半衰期为88年,因此它们开始衰变。你还必须让飞船保持温暖。我预计,大约再过15年左右,我们将无法与它沟通。

未来的太空探测器会是什么样子?

宇宙飞船越来越小,越来越轻,所以它们需要更少的推进力。他们的仪器效率越来越高,所以需要的电量也越来越少。通信是一个比较困难的问题,因为您需要远距离发送信息。所以你要么必须有一个大天线,它需要大量的能量,而且很重,要么这就是我认为我们应该增加地面耳朵尺寸的方式。航天器的计算能力也在迅速增长。在最近的PBS Voyager特别节目中有一句很棒的台词,解释说车载电脑的功能与你口袋里的差不多。我不是在讲你的电话,我是在讲你遥控钥匙。有了强大的机载计算能力,您可以对图像进行预处理,并让探测器告诉您,“这些是您可能感兴趣的图像,我们先发送这些图像,然后再发送其他图像怎么样?”

你对突破星空计划及其向最近的恒星发送探测器的计划有何看法?

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我不明白它应该如何工作。探索的三大问题是推进、动力和通信。他们声称是通过激光推进的,考虑到他们所说的距离,我觉得很难想象,但没关系。你可能不需要太多能量。但他们将如何沟通?他们正在谈论向半人马座阿尔法星发送一个芯片或是一些很小的东西,我只是发现如果没有无线电天线,他们将如何在没有无线电天线的情况下与地球通信,这是非常困难的。我不敢相信你能用激光通信做到这一点。使用激光通信,你甚至无法超越火星的等级。老实说,我觉得这有点疯狂。

离开这里:突破性的《星际争霸》设想通过将激光照射到连接的光帆上,将一艘小型宇宙飞船推进半人马座阿尔法星。突破奖

你对目前关于通过引力波观测合并中子星的传言感到兴奋吗?

如果它在太阳系之外,我会打呵欠,翻白眼,继续前进。在太阳系里,我们有真实的信息,真实的数据,我们可以看到真实的东西。然而,你知道,外面的信息非常稀少,就像是“好的,很好”。这也与研究人员的自负程度有关,这似乎随着与地球的距离而增加。

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太阳系内部最有趣的空间物理问题是什么?

有一堆。为什么有些行星有内部磁场,而其他行星,如金星,则没有?为什么柯伊伯带有这么多不同类型的物体?是什么驱动这些不同对象的行为?这些巨型行星在太阳系的形成过程中扮演了什么角色?他们中有多少人踢周围的其他物体?为什么土星和木星如此不同?你不能用一种物理学来解决这些问题。你可以做动力学模型,但你也需要看看化学。你必须使用重力测量、磁场测量、化学测量、光谱测量等等。行星科学的好处是它是跨学科的。

载人航天应该优先考虑吗?

就个人而言,这是作为个人而言,我认为除了旅游业,人类在太空中没有什么能做得比机器人更好。所以,如果你谈论的不是旅游业,而是有科学目标的事情,那么就派很多机器人去做。NASA目前面临的最大挑战是人类在太空中的角色是什么?我认为除了旅游业之外,这可能是什么还不清楚。政府不应该为旅游业买单。这是来自一个十几岁的人,当我还是一个孩子的时候,他一直熬夜到凌晨4点,观看阿波罗计划的所有节目。我的观点已经改变了,因为机器人是如此有效。你为什么要把一大块肉送上太空?这有点没意义。

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但载人飞行任务不是以机器人不具备的方式激励我们吗?

去找一个12岁的孩子,问他:“你上一次在太空看宇航员是什么时候?”然后问他们:“现在有多少宇航员在太空?”。另一方面,如果你说,“我会给你护目镜和手套,让你通过虚拟现实探索火星表面。”我敢打赌,与观看一些中年宇航员在太空中以缓慢的速度蹦蹦跳跳相比,12岁的孩子对虚拟漫游火星表面的可能性会更加兴奋。现在有了使用火星漫游者进行虚拟现实的能力。事情发生了变化。我看到了数千人的欢呼,他们看着一个机器人飞过冥王星,并进行了惊人的观察。这让人们非常兴奋。

你对我们应该殖民火星的论点有何看法?

我觉得这是胡说八道。你知道,如果你是一个超级百万富翁,你可以有这些疯狂的想法,没有人会对你说,“你在说废话”,因为你是一名百万富翁,所以每个人都说,“哦,是的,哦,是。你太棒了,你可以做任何事。”电影火星人表达了我的观点。所有这些努力都付出了,改变了空间站的轨道,并用一种完全不切实际的、非物理的方式发射了一些东西去捕捉这个家伙。为了什么?你救了那个人。好吧,我是马特·达蒙,每个人都想救马特·达曼。但现实是,火星上将有人死亡。娱乐业可能想参与进来。他们希望有人在火星上死去,对吧?你可以想象收视率会达到顶峰。但纳税人不应该为此买单。

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探索金星的情况如何?

我在金星上没有什么专业性。但作为一个生活在这个遭受气候变化影响的星球上的人类,我对我们的姐妹星球非常感兴趣。它和地球一样大,只是离太阳稍微近一点,而且它有失控的温室大气,其二氧化碳压力是地球上的90倍。与太阳距离的差异并不是导致其表面温度像烤箱一样的主要原因,而是温室气体。奇怪的是,我们的姐妹星球竟然变成了地狱。为什么会出现这种情况,这是一个非常好的问题,与我们对气候变化的担忧不无关系。金星可能没有海洋,这意味着它的地质情况不同。为什么会这样?大约6亿年前,金星完全被熔岩重新浮出水面。那之前是什么样的?它真的像地球吗?

金星探测器可能是什么样子的?

在金星表面上方,有一个清晰的大气层,在上面有厚厚的云层,从地球上观察金星的望远镜可以看到这些云层遮住了金星表面。现在,如果你在大气层中上升到某一点,它会冷却下来。实际上,一旦你进入顶部非常稀薄的大气层,它就会再次升温。但中间有一个温度合理的区域。你可能会向金星发射一个探测器,它会像气球或飞艇一样漂浮在水面上,下沉观察表面,然后在太热时上升。这个想法实际上已经被提出。它没有得到支持,我很失望,所有这些钱都将用于火星任务,而金星真的应该是我们关注的重点。

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我们的姐妹星球:这是美国国家航空航天局(NASA)的“水手10号”(Mariner 10)航天器在飞往水星的途中飞越金星时拍摄的金星照片。颜色——或缺少颜色——是人眼所能看到的。这颗行星完全被厚厚的硫酸云层覆盖在二氧化碳大气中。事实上,金星有一个失控的温室气体和有毒云——为什么我们对这个地球邻居知之甚少?美国国家航空航天局

你对关注火星感到沮丧吗?

我很恼火,在这些火星任务上花了这么多钱,声称我们将在火星上发现水。嗯,我们现在在火星上发现了多少次水?虽然数量不多,但他们一直在发现它。然后我们声称他们会去火星上寻找生命。很明显,火星上已经有几十亿年没有大的海洋了,而且在同样的时间里失去了磁场,所以最后一次火星上有生命时,地球上的生命是黏菌。那么你会发现什么?化石黏菌,大不了。为什么我们在火星上浪费这么多钱?这太疯狂了。这是一厢情愿的想法和人们的幻想。这也是因为它比金星更容易到达。所以人们会说,“哦,好吧,我们知道如何把漫游者送去火星,让我们再把一个漫游者送到火星。让我们把它变成一个更大的漫游者,把它变成更小的漫游者。”让我们停止做我们知道该怎么做的事情,让我们做一些困难的事情,比如去金星。

女性在继续进军物理学吗?

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这实际上是我一直关注的一个话题。女性获得物理博士学位的人数一直在缓慢而稳定地增长。但在过去的15年里,有一个令人不安的趋势,物理学学士学位授予女性的比例正在下降。我不知道这是为什么。我正在努力理解它。令人愤怒的是,时不时会有一场由一群人引发的辩论,他们说:“哦,你知道,女性无法从事科学研究或对科学不感兴趣。”所有的社会学研究都表明,这些事情都不是真的。而人口统计数据和数字表明,这些都不是真的。但你知道,你必须为每个故事寻找一线希望。我认为,关于谷歌多样性备忘录的大量宣传已经引发了很多讨论和辩论。我希望很多父母都在和他们的孩子交谈,鼓励他们学习科学,无论男女。

Michael Segal是鹦鹉螺。

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观看最远的,PBS上关于旅行者号飞船的纪录片。

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