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我国打造中国版“旅行者号”,向太阳系外出征,一路探测多颗行星

 科普大世界 2021-04-18

距离我们最远的人类制造物是什么?毫无疑问,它是美国人50年前发射的“旅行者1号”和“旅行者2号”两个深空探测器,它们都已经在距离地球非常遥远的地方,其中旅行者1号距离我们已经在220亿公里之外。

这两个探测器都隶属于美国宇航局,旅行者1号发射于1977年9月5日发射,距今已近44年,它在飞向外太阳系的过程中,主要探索了木星土星及其卫星,并且携带有地球和我们人类的一些信息,已经飞越了太阳系的外围部分,算是真正进入了太阳系外的宇宙空间。由于它使用的是核动力电池,所以至今它仍在正常运行,只是它已经距离我们大约有220亿公里了科学家认为它至少可以工作到2025年,甚至可以工作到2040年。

旅行者2号探测器发射时间比旅行者1号略早,它于1977年8月20日在肯尼迪航天中心成功发射升空,它主要探测了土星及其卫星、天王星、海王星和冥王星,如今它与我们的距离也在190亿公里之外,它也同样携带有地球和人类的一些信息,使用的也是核动力电池,虽然现在探测器上的许多仪器已关闭,但它的核动力电池仍在工作,使用的时间将与旅行者1号类似。

这两个探测器都为人类提供了关于木星、土星、天王星,海王星,冥王星,乃至一些卫星和矮行星的最早信息,对太阳系行星天体及所在空间等的研究提供了巨大的帮助,如今仍在不断为人类提供着太阳系最远处的一些信息,可谓“功勋卓著”。

而据《中国航天报》近日报道,中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁在接受采访时表示,我国也正在制定类似于美国旅行者号深空探测器的任务实施计划,这代表着我国也将进行大范围长距离的太阳系天体探测活动,相关探测器将向着太阳系外围进发。

这架深空探测器很可能将于2024年发射,这也将是我国首次发射火星轨道之外的深空探测器,它的探测任务很可能也是从木星开始,针对木星、土星、天王星、海王星、冥王星及其卫星,以及一些矮行星等进行详细的探测, 而且该探测器还将对天王星及其卫星海卫一进行详细探测,很可能会携带一个小型探测器,并将其发射到海王星上,以研究其大气结构。

这一天文探索计划的历时将会非常长,从2024年发射之后,数年后才会到达木星轨道,对木星和其卫星进行详细探测后,将利用火星的“引力弹弓”效应获得巨大的动能,这一动能将使得该探测器具备飞离太阳系的能力,在接下来的路途中,它将一路探测土星,天王星,海王星,冥王星等天体。

当然,该探测器也将携带核电池,以为其几十年的探测活动提供能量,太阳能帆板电池无法在较远距离上利用太阳光获得能量,因此核电池也是这种深空探测器的必备之物,不过核电池制造价格高昂,但是一块电池就可能高达数亿人民币。

核电池之外,该探测器也极有可能配备霍尔推进器,该推进器可以将氙、氡、氩、铋、碘、镁和锌等的电子约束在磁场中,并利用电子电离加速离子产生高效率的推力,其结构简单、比冲较高(在103s数量级上)、推力效率(可达60%以上),是未来空间飞行器的首选推进装置,该推进器可以给予探测器以更快的飞行速度和更大的活动空间。

预估该探测器将利用20余年的时间一路探测太阳系内的行星、卫星和矮行星,在2049年(建国一百周年)前后飞行到距离地球150亿公里左右的位置上(距离地球约100个天文单位左右),基本探测到太阳系的边缘。

期待“中国版旅行者号”早日开启它的远航之旅,一路为我们奉献太阳系天体的精彩美景。

参考资料:

《中国航天报》4月17日文章《吴伟仁:新中国百岁时我国航天器有望飞到太阳系边际》

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