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科普| 旅行者探测器

 拉拉酋长 2022-10-07 发布于广东

这是来自于一个遥远的小世界的礼物。它是我们的声音、我们的科学、我们的意志、我们的音乐、我们的思考和我们情感的象征。我们正在努力地延续时日,期盼着能够和你们共享时光。我们希望有朝一日解决了所有面临的困难之后,能够置身于银河系文明世界的共同体中。这份信息将把我们的希望、我们的决心、我们的善意传播在广阔而又令人敬畏的宇宙中。

--1977年6月16日于白宫

喜欢旅行者探测器的小伙伴们一定会记得,这段话是40年前美国太空总署(NASA)发射的旅行者探测器(Voyagr)上所携带的镀金铜质唱片上,当年的美国总统吉米·卡特给外星人的致文。

从1977年到现在已经是40年的时间过去了,旅行者探测器1号仍然是以每秒16.5公里的速度,飞行在距离地球140个天文单位的宇宙空间中。

在我们的太阳系里面,行星的轨道以及引力,成为了众多飞行器难以冲出太阳系的障碍,然而在上个世纪的70年代中期,却出现了一次难得的机会,太阳系行星的运行轨道恰到好处地为发射的飞行器让开了一条路。于是,在那个时候的美国太空总署用了5年的时间,制造出了两个相同的探测器,也即是今天的我们所常常提起的旅行者探测器1号和旅行者探测器2号,两个探测器的重量均为722千克,之所以美国的太空总署制造出了两个相同的探测器的原因在于:为了保证探测计划能够得以完美地进行。其中的一个探测器坏了,还有第二个探测器可以顶上,当然,如果不是当年的美国政府并不看好该项探测计划,美国太空总署所争取到的资金太少的话,估计今天的太空中,旅行者探测器也就不止是1号和2号了。

旅行者探测器2号比旅行者探测器1号早升空了半个月,于1977年8月20日上午在美国的卡纳维拉尔角发射。相隔两周后的9月5日,旅行者探测器1号被搭载在一枚泰坦3号E半人马座火箭上发射,也顺利升空了。发射上空后的两个旅行者探测器围绕着地球轨道运行,此刻它们的速度与地球公转的速度相近,大概为36千米/秒,一切就绪后,探测器开始点火加速,大概是以42千米/秒的速度离开地球。为了成功地逃离太阳的引力作用,美国的太空总署一次性地给足了两个探测器足够强大的初始速度,也即是我们常常提起的“逃逸速度”。经过加速之后的两个探测器达到了相应的逃逸速度,然后也就不再需要任何动力地飞行下去了,因为宇宙空间中没有空气阻力和重力的影响,任何的飞行器只要能够成功地摆脱太阳的引力,都可以在不借助引擎动力的情况下飞离太阳系。当两个旅行者探测器到达木星轨道附近的时候,由于太阳的引力,速度大概仅剩9千米/秒,在这个时候,旅行者探测器依靠木星的引力,从木星的边上擦肩而过,将速度提升到了大概25千米/秒,利用这种反复地在各个行星过上“打水漂”的方式来获得加速力的方法,旅行者探测器1号终于在2012年8月25日成功地离开了太阳系,开启了人类正式进入宇宙深空的旅程,而此刻的旅行者2号也正在行星的平面向南移动,再过几年也要离开太阳系了。

为两个旅行者探测器提供能源供应的,是两个探测器上所各自搭载的一个核电池,事实上也就相当于一个小型的核反应堆,相关的运行原理如下:环238衰变成其他同位素释放出热量,能量源和一系列热电偶相连,热电偶通过把热源和冷槽分开发电。钚238的半衰期是87.7年,两个旅行者探测器在获得“逃逸速度”之后,都有一半能量剩余,可以确保核心设备供电直至2036年,但是即使能量耗尽了,对于旅行者探测器的飞行也没有太大的影响,旅行者探测器仍然会沿着它们的轨迹一直地飞行下去,遗憾的只是它们将再也无法传送任何的信息回来。

由于旅行者探测器在太阳系内飞行的轨道是在它们被送上太空之前就已经被设计出来的,因此,基本上排除了任何与大型天体相撞的可能性。

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