165.1977年：旅行者号探测器

　　艺术家笔下旅行者号探测器的概念图。

　　广播电台（1920年），电子数字积分计算机（ENIAC）——第一台数字计算机（1946年），航天飞机轨道器（1981年）

　　纵观历史上伟大的工程学项目，其中的许多都是巨大无比或威力无穷的。但两架旅行者号探测器（Voyager spacecraft）是个例外：它们是令人印象深刻的科学设备，在无人操纵的状态下已经运行了数十年。最令人惊讶的是：1977年9月5日发射的旅行者一号探测器是第一个飞出太阳系的人造物体，并且我们现在还能与它保持通信。

　　工程师最初是如何着手设计这个复杂的探测器呢？它不仅要在没有任何修理和燃料添加的情况下运行数十年，而且还要与地球保持通信，即使身在100亿英里（160.9亿千米）之外。

　　如何供能是一个需要考虑的问题。如果不能为电子设备、计算机、无线电设备和加热器供能，探测器也就报废了。太阳能不管用，因为在这个距离上太阳小得像针尖一样。工程师最终选择了核能，使用一种叫作放射性同位素热电发生器（Radioisotope Thermoelectric Generator，RTC）的设备。发生器的内部是球形的钚—238氧化物，在衰变（半衰期为87年）时会产生大量热能，分布在氧化物外面的热电偶会将热能直接转化为电能。RTC最初的功率为480瓦特。到2025年，钚的完全衰变将会使探测器失去动力。

　　另一个需要考虑的问题是如何通信。探测器本身有一个功率为23瓦的发射机和一个直径12英尺（3.7米）的定向碟形天线。探测器发出的信号到达地球时已经变得十分微弱，但地球上的接收天线口径有100英尺（30.5米）。通过使用人类几乎不用的频段，探测器的信号得以被接收到。

　　有了动力和天线，探测器就可以进行通信了。探测器上搭载的计算机整合11个设备的数据并与地球进行通信。一台计算机如何能够运行如此长的时间？首先，要对系统进行防辐射加固；其次，需要有备份系统。旅行者号探测器实际上有三台相互独立的计算机，每台计算机还有两个备份系统；最后，软件工程师在写程序的时候要特别认真。在飞行过程中，工程师多次重新设定了旅行者号的程序。■ 工程学之书