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和太阳系说再见 ，旅行者号要把人类的爱情讲给外星人听

来源：科普中国

出品：科普中国

作者：李会超（哈尔滨工业大学（深圳））

监制：中国科普博览


(资料图片仅供参考)

我看到了我的爱恋，我飞到她的身边，我捧出给她的礼物。那是一小块凝固的时间，时间上有美丽的条纹，摸起来像浅海的泥一样柔软。

——《三体·死神永生》

1990年2月14日，情人节。

一艘人类制造的航天器正在冲向太阳系的边缘。她所剩不多的电池功率，已经不足以维持航天器上的全部载荷运转。那个看过了无数新世界的相机，此刻即将关闭。

那一天，她转过身来，深情地凝望了自己启程的地方。在六十亿公里之外，那个生生不息、丰富多彩的蓝色星球仅仅是星空中的一个暗淡蓝点。在记下了地球的样子后，她继续向前，准备和太阳系说再见。

著名的“暗淡蓝点”图片，地球是图片右侧红色条纹上，中部偏下位置的蓝点。这张图片被赋予了广泛的、科学之外的文化意义，被广泛使用。电影《流浪地球2》中，中国外交官曾向其他国家官员展示了这幅图片。

（来源：NASA）

这艘飞船名叫旅行者1号。在自己的眼睛再也看不见之前，她除了想记住地球的模样，还一直记挂着一个爱情故事，准备把一位27岁的姑娘相爱时的心动讲给外星人听。

记录相爱时的心动，将爱情故事讲给外星人

旅行者1号和旅行者2号是一对“孪生”航天器，人们赋予她们的使命是在深空中推进人类太空探索的最后边界。上世纪七十年代，土星、木星、天王星和海王星的位置，让航天器可以利用借力飞行，一次性实现对火星以外的大行星的探测。

旅行者号飞船。（来源：NASA）

所谓借力飞行，就是借助天体的引力，来为人造的航天器加速。如果把飞行器看作一位步行的旅人，那么借力飞行就相当于搭了一趟免费的巴士，不但能减少飞行所需的能量、降低发射难度，还能提高飞船的飞行速度。

两艘旅行者号飞船的飞行过程。(来源：NASA)

除了开展科学探测，科学家们还赋予了旅行者号另一项使命：向地外文明介绍人类。

在两艘旅行者号飞船上，搭载了储存有数字信息的金唱盘。科学家们期盼有朝一日这样的场景能够在宇宙的某个角落出现：一个地外文明捕获了旅行者号，从金唱盘中解码了图片、声音等等信息，从中认识地球和人类。

旅行者号搭载的金唱盘盘面。(来源：NASA)

为了完成这项任务，NASA组织了一个跨界的团队。除了科学家和工程师外，团队中还有科普作家、艺术家甚至流行音乐杂志编辑。各行各业的人们集思广益，为金唱盘安排了丰富的内容。

旅行者号金唱盘中存储的一幅图片，拍摄了牛顿的巨著《自然哲学的数学原理》中的第6页。（来源：NASA）

外星人们能从数学、物理公式和DNA结构中看到我们的科学水平，从泰坦火箭、宇航员、阿雷西博射电望远镜等图片中了解我们的技术能力。甚至他们会听到中文普通话的语音问候：“各位都好吧？我们很想念你们，有空请到这来玩。”他们还能欣赏到人类所创作的音乐，从巴赫婉转的《第二号勃兰登堡协奏曲》到我们恬淡的《高山流水》。

将金唱盘安装到旅行者号飞船表面。（来源：NASA）

金唱盘中还有爱情故事，而且和音乐有关

1977年6月，金唱盘的创意总监安·德鲁彦在选取音乐的问题上犯了愁。在她看来，中华文明源远流长几千年，金唱盘中理应记录一段中国音乐。但不巧的是，她本人并没有这方面的知识储备。

于是，27岁的她给金唱盘的负责人卡尔·萨根打了一个电话，希望跨界人才萨根能够为这个难题提供一些建议。萨根有着天文学家、科普科幻作家等多重身份，霍金曾经邀请萨根为《时间简史》作序。在之前的两年中，德鲁彦和萨根是同事，也是朋友，在工作中逐渐熟识。

德鲁彦的电话一开始并没有打通，萨根的电话留言机接待了她。 而当萨根把电话打回去之后，一件小说电影都不敢想象的事情发生了：在几十分钟的电话里，两颗心迅速地接近，迸发出爱情的火花。之前没有牵手拥抱，没有任何亲密关系的德鲁彦和萨根决定结婚，陪伴彼此走之后的路。

年轻时的萨根和德鲁彦。（来源：whalebonemag.com）

有些人把人沉浸于爱情中的感觉称为“恋爱脑”，并颇为“理性”地认为这将导致一系列悲剧的结局。然而这短短几十分钟内迸发的爱情火花，让德鲁彦和萨根相守了二十多年，直到萨根离世。2019年，已经七十岁的德鲁彦依然能够清晰的回忆起那时的心动：“我们的家庭、工作、内心和思想，我们的每个日夜，在接下来的二十年里，一直幸福地浑然一体，直到死亡将我们分离。”

两个人的工作并没有因为爱情的到来而停止。一次，德鲁彦问萨根，“几亿年后捕获这艘飞船的地外文明，能否从脑电波中解读出人类在当时的思绪？”

萨根的回答是，既然我们不知道，为什么不试试呢？于是，德鲁彦走进了实验室，将许许多多的脑电波传感器与自己相连，进行了一个小时的冥想。

在这段时间里，虽然德鲁彦竭力的想去思考人类发展进程的种种政治、历史问题，但她发现内心深处闪动的却一直是爱情带给她的欢愉。而这段脑电波也为了旅行者号金唱盘中最特别的一段记录——把相爱时的心动讲给外星人听。

德鲁彦的脑电波，记录下了恋爱时的美丽心情，并存储于旅行者号的金唱盘中。(来源：NASA)

我们的爱，在无尽时空中永恒记录

对于人造航天器来说，旅行者号的飞行速度已经创了记录。但面对浩瀚的宇宙，这样的速度简直不值一提。根据计算，旅行者号飞行到下一颗恒星需要漫长的4万年。在太空中穿行的过程中，各种天体爆发现象所释放的宇宙射线会不断侵蚀介质上记录的信息。

为此，这张铜质镀金唱盘采用了特殊的屏蔽处理，使蚀刻的信息可以保存数亿年。爱情带给德鲁彦的心动，也由此进入了时间的长河中，随着旅行者号飞船的轨迹，在时间与空间的无限延伸中获得了永恒。

虽然旅行者号带去了金唱盘，但却没有携带播放唱盘的“留声机”。为了让地外文明能成功解码，团队在金唱盘表面，用宇宙通用的语言——物理和数学，为外星人写好了读取金唱盘的说明书。

金唱盘表面图示的解释。在实际的金唱盘上并没有文字，因为地外文明不可能理解地球上的任意一种语言。我们希望他们能通过图案代表的物理过程和数学运算理解我们的意思。（来源：NASA）

或许此时你要发问了：外星人能看懂我们的说明书吗？别着急，听我慢慢讲。氢是宇宙中最广泛存在的元素。在金唱盘表面的图示中，科学家们试图告诉外星人，说明书中的基本时间单位是氢原子的自旋跃迁时间，将这个时间单位与图示给出的二进制数字相乘，就是读取时唱盘的转速。信息的编码波形与规则也可以从图形中获取。

为了让外星人们知道旅行者号来自何处，科学家们标出了太阳系相对于宇宙中十四颗脉冲星的相对位置。在宇宙中，每一颗脉冲星的频率都是独一无二的，能够读懂其他信息的外星人也已经一定能够从唱盘上标示的脉冲星频率出发，按图索骥确定太阳在哪个方位。

与动辄以万年亿年计时的天体及宇宙演化相比，人一生的时间不长，与伴侣相守的时间更短。在想象和计划旅行者号的未来时，德鲁彦和萨根都深深地体会到了这一点。同时，他们都是无神论者，并不相信人去世后能在另一个世界相聚。死亡将两个人分开了，一切就都结束了，因此要好好珍惜在一起的时光。

中年时的萨根和德鲁彦。（来源：carlsagan.com）

在萨根离世7年后，德鲁彦接受记者的采访时说：“我不期望我能与萨根重聚。重要的是，在我们相伴的二十年中，我们清楚地认识到生命是多么的短暂和宝贵……我们活着、在一起的每一刻都是奇迹——不是无法解释的、超自然的奇迹，而是慷慨而善良的偶然……在宇宙中我们找到了彼此，这是一件美妙的事情。”

《宇宙》是卡尔·萨根最经典的科普著作，书中没有数据分析和计算推演，有的是从历史、艺术和哲学角度对科学认知的审视。在这本书的第一页，萨根写到：“献给安·德鲁彦。在浩瀚无边的空间与绵延不绝的时间中，与安妮共享一个星球和一段时光，我很快乐。”

萨根撰写的《宇宙》第一页上的话。（来源：电子书《Cosmos》）

带着对远方与爱的向往，远航

**两艘旅行者号飞船的探测为我们打开了一片全新的天地。**在路过木星及其卫星时，她们第一次看到了地球之外的海洋、火山和闪电。

旅行者号拍摄的木星大气层中的精细结构。（来源：NASA）

旅行者号拍摄的木星卫星上的火山活动。（来源：NASA）

在路过土星及其卫星时，她们看到了土星环美得令人窒息的精细结构，还发现了名为“泰坦”的卫星上拥有与地球相似的大气层。

旅行者号拍摄的土星环伪彩色照片。（来源：NASA）

在路过天王星和海王星时，她们让地球上的人们第一次清晰地看到了这两颗气态巨星的美丽外表，还第一次发现海王星“躺倒”的特殊磁场。

旅行者号拍摄的海王星全貌。(来源：NASA)

在突破太阳风所及的日球层顶后，她们第一次感受到了迎面而来的风发生了新奇的变化，感受到了星际物质的吹拂……

旅行者1号穿越日球层顶时的密度探测数据。在虚线所示位置，她感受到更稠密的风迎面而来，处在了星际物质的吹拂中。（来源：Nature Astronomy）

和任何拓展人类边界的探险一样，旅行者号的旅程波澜壮阔也历经坎坷。 在旅行者1号发射时，泰坦-IIIE火箭的第二级出现了燃料泄漏，没有提供足够的推力。多亏承担后续入轨任务的“半人马座”上面级用尽了自己的备用燃料，才惊险地将旅行者1号送入预定轨道。

发射旅行者1号的泰坦-IIIE火箭起飞瞬间，这次发射险些让旅行者1号夭折。（来源：NASA）

在旅行者2号发射时，火箭的震动和旋转使得旅行者2号上的控制系统陷入死循环，不停的在主用和备用系统间来回切换。旅行者2号一度变成了一个叛逆的孩子，拒绝执行地面上送出的任何指令。好在工程师及时定位了故障位置，成功解决了这个问题。

在飞掠海王星时，旅行者2号距离海王星北极表面的最近距离仅有5000公里，稍有偏差就可能在海王星强大引力的作用下偏离轨正常轨道。而地球上的控制指令要经过两百多分钟的传输才能到达，很难实时纠偏。在预先周密的计算和策划下，旅行者号最终有惊无险地完成了这次飞掠，继续向更远处的深空飞去……

和自己的恋人一起仰望璀璨的星空，是一件惬意又浪漫的事情。从地球上看，旅行者1号和2号分别处在蛇夫座和望远镜座的方位。也许在下一次约会时，您可以把这个奔向星辰大海的爱情故事，讲给您的恋人听。

旅行者1号在天空中的方位变化过程，图中黄线为黄道。（来源：NASA）

**数万年甚至数亿年后，当遥远宇宙中的其他文明试图理解什么是人类的时候，他们看到的就是恋人凝视彼此的眼睛时，内心泛起的涟漪。**在旅行者号拍摄的那个小小蓝点上， 没有血缘的人之间因为这种叫做“爱”的情感而建立起新的最紧密的关系，孕育出新的生命，使这个叫做“地球”的行星永不沉寂、永不荒凉。

成功地实施一次太阳系边际探测，需要新奇的科学问题，需要深厚的技术基础，需要精巧的设计实现，需要出众的勇气，需要高效组织许许多多受过学术和工程训练的人，将每个人的恪尽职守、不辞辛劳汇聚成最终的成功。但这项看起来严肃理性的事业的“初心”，却是人们心中对远方原始朴素的向往：我们想走出去，看看未知的世界到底是什么样。

再有几年，旅行者号RTG电池中的同位素燃料将接近耗竭，输出的功率将无法维持最基本的对地通信。在太空漫无止境的寒冷与孤独中，旅行者号将再也听不到来自家的声音。但对于远方和爱的向往，将赋予她们在星辰间永恒的生命。

“故事源于一句最简单的情话：我心爱的。”（注1）

火星上的心形撞击坑，由火星全球勘测者（MGS）飞船拍摄。（来源：NASA）

注1：这是剧作家廖一梅创作的话剧《琥珀》剧本后记中的一句话，本剧的排演由他的丈夫孟京辉担任导演。

注2：旅行者号计划由旅行者1号、旅行者2号两艘飞船构成。为了行文简洁，在涉及到他们共同的描述时，本文统一使用“旅行者号”。

注3：按照航海和航空中的惯例，本文称呼远征太空的航天器为“她”。

编辑：孙晨宇

参考内容：

【1】https://www.inverse.com/article/38297-carl-sagan-birthday-ann-druyan-love-letter

【2】https://www.nationalgeographic.com/science/article/dear-voyager-how-your-billion-year-journey-carries-true-love

【3】https://blogs.scientificamerican.com/basic-space/voyager-a-binary-love-story/

关键词： 旅行者号 地外文明 科学家们

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