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作者：老粥科普
“行星之旅计划”中，NASA犯了大错
1977年8月至与9月初，美国接连发射了两个星际无人探测器，它们分别是“旅行者2号”和“旅行者1号”。经过39年、206亿公里的长途旅行，“旅行者1号”率先冲出日球层顶，成为第一个飞出太阳系的人造物体；2018年12月，NASA宣布“旅行者2号”也已经进入星际空间。
在为这两颗42年前发射的两个伟大“旅行者”鼓掌欢呼的同时，许多人不免泛出一丝担忧：因为在设计和制造这两颗宇宙探测器时，NASA似乎犯了一个不可饶恕的错误，它将可能为人类文明带来灭顶之灾。
“旅行者号”冲出日球层
20世纪六、七十年代，为了探索太空、研究太阳系的行星，美国和前苏联密集发射了一系列无人航天器，其中最具代表性的就数苏联的“金星计划”，美国的“先驱者计划”和“水手计划”。
作为水手计划的一部分，两个携带着核电池的无人探测器“水手11号”、“水手12号”将用来探测地球外侧的各大行星，以及太阳系外层空间的环境。同时科学家们还希望通过木星和土星强大的重力拖曳（引力弹弓）效应，将这两颗探测器甩出太阳系，进而分析日球层边界的粒子以及太阳风对宇宙射线的阻挡作用。当然这也意味着人类探测器将有机会第一次飞出太阳系，造访其它的恒星。
“旅行者号”有可能造访其它恒星
鉴于“水手11号”和“水手12号”所采用的技术已经大幅超过此前的水手号探测器，因此NASA将任务改名为“行星之旅计划”，探测器的名称也相应改为“旅行者1号”和“旅行者2号”。“旅行者2号”尽管比1号早半个月发射，但由于二者采用的飞行轨迹不同，它们能利用到的行星牵引力也不一样，最终“旅行者1号”超越了前者，其速度也比前者快2千米/秒。
旅行者上的金唱片
如前文所述，我们知道“旅行者”是为科学任务而发射的。为了抵抗外太阳系的极低温度并提供充足电力，探测器上携带了三个核能电池，标准名称是“放射性同位素热电机（RTG）”。由于钚-238的半衰期大约是87.7年，核电池可以保证飞船上的部分设备运行至2025年，但有一个“设备”除外，这就是飞船上携带的“黄金唱片”。
“旅行者号”的侧面安装了黄金唱片
音乐发烧友都知道黑胶唱片，由于塑料在辐射环境下并不能保存多久，所以NASA发射的唱片采用了金属材质。而所谓“黄金唱片”其实是铜质，为了抵挡宇宙射线的破坏，科学家在其表面镀了一层金。
黄金唱片
大约也在相同的年代，随着航天科技的快速进步，人类开始设想在遥远的外太空是否也存在与我们相似的地外文明，关于外星人的幻想小说以及电影如潮水般涌现，科学家们自然也深受其影响。
为了让“外星人”在找到飞船时能知道它是从哪里来的，以及宣传美国的航天科技成就，NASA的科学家制作了一张黄金唱片，将其与一面星条旗一起安装在了飞船的侧面一个铝制的匣子里。
工程师在安装前展示星条旗和金唱片
黄金唱片里记录了地球文明的信息，包括：地球上各种大自然的声音、动物的叫声、55种人类语言（方言）的问候、90分钟的各种音乐、116幅照片（其中包括一张用于校准的图片和一对男女的人体轮廓图），还有时任美国总统卡特和联合国秘书长的信。这些内部全都被数字化处理，并用模拟信号的方式刻到了唱片上。
黄金唱片和封套
科学家们不仅专门制作了读取信息的唱针，为了教会外星人使用这张唱片，还在唱片的铝制镀金封套上雕刻了“使用说明书”。说明书以图像的方式介绍了信息读取的方法、唱片旋转的速度以二进制表示（3.6秒/圈），以及对图片解码以及校准的波形等等。
照理说这一切很正常，让一个可能的外星文明了解到在银河系里同样存在着伟大的地球文明，这本身无可厚非。
但是，美国人在这个铝质镀金封套上刻下了太阳所在的坐标！这等于是告诉外星人：“来吧，我们在这儿！”
这就是太阳的坐标
太阳的坐标
聪明的你肯定一开始就注意到了这组放射状的线段，大部分的线段上都标示着符号；在这组放射线的旁边还有两个小圈圈组成的图形。
其实这不是美国人第一次向地外发射图形，在“旅行者号”之前，NASA还在“先驱者10号”和“先驱者11号”探测器上安装过一块长方形的镀金铝板，铝板上同样刻画了类似的信息。
太阳的坐标同样出现在“先驱者号”上
我们解读“先驱者”上的铝板，可以看到上面有航天器的侧视图，航天器的前方站着一对裸体男女，其目的是显示人类的身高比例；图的下方是太阳与9个行星的大小及位置示意；左边就是与“旅行者”金唱片上相同的图形。
对图像的解读
在这个图片中，最重要的两条信息就是太阳的位置以及量化的标准。
太阳是一颗位于银河系外围的猎户座旋臂上的黄矮星，无论大小还是亮度，太阳在银河系的几千亿颗恒星中都毫不起眼，如果不标出位置，没有人知道在这个角落里还有高度发达的人类文明存在。但如何在浩瀚的银河中准确标出太阳系的位置呢？
科学家们想到了脉冲星。
脉冲星原理
脉冲星
脉冲星是恒星死亡后遗留的产物，由于物质剧烈坍缩，恒星变成了一颗致密的中子星。同时因为角动量守恒的缘故，中子星发生快速旋转，它内部强大磁场产生的磁极规律性地扫射太空，于是在遥远的地方可以接收到它发出的电磁脉冲信号。又由于每一颗脉冲星旋转的速度以及磁极的角度各异，我们可以很容易通过这些不同的脉冲信号在星系中发现并定位脉冲星。
脉冲星自转稳定，X射线指向性好，在宇宙中扫描的范围广，因此它像灯塔一样可以起导航的作用。你只要知道几颗脉冲星的位置及方位角，基本就可以通过数学的办法计算出自己所处的位置。科学家们认为，既然地球上的人类知道这一点，位于遥远星球上的外星人也应该掌握这方面的知识，从而通过脉冲星数据找到太阳系，并找到我们的地球。
脉冲星就像是宇宙中的灯塔
那么，这张座标图上都透露了哪些信息呢？
我们用其中三颗脉冲星的数据来进行说明。
对坐标元素的解读
从图中我们可以看出，无论是“先驱者”的铭牌还是“旅行者”的唱片，都包含了太阳与14颗脉冲星的相对位置关系，以及脉冲星自转的周期。
你可能会问了，判断自转周期最重要的一个因素就是时间，我们在地球上用秒来计算，但秒是人类定义的，外星人并不知道有秒这个单位，你怎么能让外星人理解那一串二进制代码所代表的含义呢？
这是个好问题！
氢的跃迁与时间常数
科学家显然也知道外星人对时间计算的单位很可能与地球不同，于是他们找到了一个宇宙中广泛存在的物质——氢。氢的总质量约占宇宙中所有重子质量的75%，原子数量占到了90%以上。在银河系中差不多也是如此。因此有能力捕捉到“旅行者”并且有智慧对金唱片进行解读的外星人，他们应该很自然地了解氢这种元素、知道氢的能级跃迁所需要的时间，我们将其定义为7.04024183647×10^(-10)秒。在银河系的其它地方，这个时间长度是相同的。因此，科学家在图片上用这样一个图形来表示氢的原子跃迁，借此让外星人理解：这是一个时间单位的常数。
氢的能级跃迁周期可以当作一个时间单位
当我们将脉冲星自转的周期转化为氢原子跃迁时间的倍数关系，用二进制的形式表达出来，就可以银河系中标识出相应的脉冲星了。将星图中14颗脉冲星从“太阳-银心”线开始顺时针编号，我们可以得出下面的表格：
将脉冲星的自转周期换算成二进制字串
从上面的表格中，我们可以知道，只要找到这些脉冲星中的几颗，通过三角定位的方法，便不难算出太阳在银河系中的方位。
那么，未来外星人真能通过它找到并入侵地球吗？
很幸运，答案是否定的。
这其实是一个现代版大海捞针和刻舟求剑的故事
那两个挂着牌子的“先驱者”走得很慢，它们尽管比“旅行者”早5年发射，但至今都还没有飞出太阳系的日光层。
飞得最快的“旅行者1号”相对速度达17公里/秒，如果保持这个速度并且途中不出什么意外，它大约需要73600年才能飞到目前距离太阳系最近的比邻星（科幻小说中三体人所在的位置）。但是它实际上并不朝向比邻星，在“旅行者1号”的航线上什么恒星都没有。
“旅行者2号”的速度大约是15公里/秒，它前进的方向将是仙女座HH星群的“罗斯248”。“罗斯248”是一颗小的红矮星，它目前正高速靠近太阳系，大约在3.3万年后距离太阳3光年，成为距离我们最近的恒星；但随后它又将远离，以“旅行者2号”的速度，3万年时间它连太阳系的奥尔特云都还没飞出去，更别说碰到别的恒星了。
旅行者号征途漫漫
所以，至少在3万年以内，我们不要指望有任何外星人截获这两个航天器，如果有，那也只能说明外星人已经到达太阳系了。
外星人并非无处不在，至少在10光年的范围内，我们还没有发现任何一颗恒星存在适合生命存在的环境。想让外星人发现带有太阳坐标的光盘，就好比大海捞针。
工程师正在安装金唱片
那么，3万年、5万年、10万年甚至100万年之后呢？理论上还是有这种可能性。只要航天器飞得足够远，并且运气足够好，或许还真能在某个地方遇到外星人，并且解开金唱片封套上的谜题。
然而那时候不仅人类变了，世界也已经变了。
太阳系正在围绕着银河系高速运动，它每秒钟要飞行超过220公里，同样地，银河系中其它的星球也在高速运转，并且它们的速度并不相同。
北斗星的形状在变化
仰望星空，我们不难找到北斗七星，它们是大熊星座的一部分，看起来像一把巨大的勺子。你知道吗？5万年前，当我们的祖先抬头看天时，北斗七星并不是现在的样子，它看起来更像一只蝌蚪；再过5万年后呢？你可能觉得它变成了个手推车。
恒星的位置会变，作为中子星的脉冲星变化的幅度可能更大，几万年后一切都将不同。到时候如果外星人真的按到说明书上标识的位置去寻找太阳，肯定是一脸懵逼，就像我们今天研究古埃及的一些奇怪符号一样。
不信？我们来看看这14颗脉冲星的角度到2002年时发生了哪些变化：
仅30年，脉冲星的方向角就已经有改变
据记载，第一块铝制铭牌制作于1972年，到2002年时间仅过去了30年，这些脉冲星的角度就已经多多少少出现了变化（距离参数可以认为最开始就没测准，在此忽略不加讨论）。那么，3万年甚至5万年之后，这些脉冲星会出现在哪里？它们的自转速度会发生多少改变？航天器是否飞出了脉冲扫射的范围？地图上的数据还有多少参考价值？这些都需要打上问号。
届时如果再想照着金唱片上的坐标寻找太阳，就无异于刻舟求剑了。
总结：
尽管宣传与宣示的意味更浓，但无论从哪个角度来看，NASA于上世纪六、七十年代在飞往太阳系外的飞船上刻画太阳的坐标图都是愚蠢且危险的。因为谁都不能保证有能力解读光盘的外星文明是爱好和平的一群，并且那个年代美国就已经有许多外星人入侵的科幻小说和电影了。科学家们应该意识到这将带来风险。
外星人有没有害，谁都不知道
幸运的是，人类的航天器速度还是太慢，它们仅飞出太阳的引力范围就需要几万年时间，并且在其航线的已知范围内还未发现可能适合生命存在的星球。
我们的星系在不断变化之中，即使几万年之后有外星人破译了黄金唱片上的密码，到时候所有脉冲星的位置都已经发生了变化，他们不一定能找到我们。
几万年前，人类还处于新石器阶段，我们的祖先大多还住在山洞里；几万年后，人类想必已经进化到极其发达的程度，或许届时我们也有能力抵御外敌入侵吧？
原文地址：今日头条 ,无意在网上看到这篇文章，深有同感。所以分享。 |
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发表于 2020-4-26 18:46:46
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