旅行者1號已經飛行40多年了,為何還能夠安然無恙?

2020-12-05 優美生態環境保衛者

旅行者1號是於1977年9月發射的一顆深空探測器,其主要目的是探測木星、土星及它們的行星環,該探測器於1979年1980年分別完成了對木星和土星的探測,完成了既定的歷史使命,接下來沿著原先的運行軌道繼續向太陽系外圍行進,目前已經航行超過220億公裡。在旅行者1號飛行的過程中,勢必會穿越木星和火星之間的小行星帶以及海王星外側的柯伊伯帶,那裡分布著數量眾多的小行星和固體碎塊,為何它沒有撞上這些小行星或者被太陽系內巨大的行星引力所俘獲呢?

首先我們看一下旅行者1號在沿途所經過的行星情況。它從地球發射之後到飛離太陽風影響範圍的這段歷程中,大質量行星包括火星、木星、土星、天王星和海王星是其必須要邁過去的坎。在上述行星表面的逃逸速度分別為5.02公裡/秒、59.5公裡/秒、35.5公裡/秒、21.3公裡/秒、23.5公裡/秒,從這些數據來看,除了火星表面的逃逸速度較地球小之外,其餘星體很大的逃逸速度,決定了如果探測器比較接近這些星體,就會有很大的機率被它們的引力所俘獲。

由於火星距離地球較近,而且表面逃逸速度很小,在發射時科學家們早就計算好了躲避火星的路線,使之直接奔向探測的目的地-木星。同時,在發射旅行者1號和2號這兩顆深空探測器時,也是刻意選擇了木星、土星、天王星、海王星這四顆大質量氣態行星基本處於一個弧形軌道的特殊「窗口期」,通過複雜的計算,不斷修正探測器的運行軌跡,使之既可以完成探測任務,也能夠利用這些大質量行星的引力彈弓效應進行加速,從而以更快的速度奔向下一個目的地。其中,旅行者1號主要利用木星和土星進行加速,旅行者2號則充分利用了木星、土星、天王星進行加速。

因此,難得的發射窗口和精密的軌道設計,使得兩顆探測器不可能被太陽系內被行星引力所捕獲,這些行星的引力反而為探測器的飛行注入了強大的能量,拿旅行者1號來說,在完成土星探測和利用引力彈弓進行加速以後,其運行速度達到了17公裡每秒左右,這種狀態之下,太陽系內的一些矮行星都不足以對其造成威脅,而且更重要的是,在利用土星的引力彈弓進行加速以後,旅行者1號的飛行軌跡則逐漸偏離黃道平面,轉而向銀河系的銀道面靠攏,黃道面和銀道面有著高達60多度的夾角,這就使得其受到太陽系內其它大質量行星和矮行星引力的影響越來越小。

下面,再來看一下探測器為何沒有撞上小行星。太陽系內主要有兩個小行星帶,一個是位於木星和火星之間的小行星帶,寬度大約在1.5個天文單位左右,分布著50萬顆左右的小行星體,這些小行星的質量都非常小,即使此處的小行星都集合起來,也只能達到月球質量的4%,其中約有一半的質量都集中到四個有名的小行星帶上,分別是:穀神星、灶神星、智神星和健神星。另一個是位於海王星外側的柯伊伯帶,這裡小行星的分布規模更大,寬度達到20個天文單位左右,擁有數百萬顆小行星體,這個區域的小行星體質量差別較大,絕大部分都是直徑在1米以下的巖質微星,但也有個別質量很大的,比如冥王星,直徑在超過了2000公裡,曾經還被列為太陽系的第九大行星。

從人類發射的眾多深空探測器來看,其搭載的主要設備包括主體部分、相機、太陽能板、天文望遠鏡、通訊、姿態調整、動力設備等等,都沒有攜帶可以跟蹤或者清除沿線小行星體的裝置,這種配備的探測器結構,一方面是為了儘量減少探測器的載荷,另一方面也說明了探測器在沿途撞上小行星的機率可以忽略。減少載荷可以理解,撞上小行星的機率我們則可以通過簡單的計算看出一些端倪。

拿小行星帶來說,如果我們在一個平面上觀測,其平均分布密度為3萬億平方公裡的範圍內僅有1顆小行星體,也就是說兩顆小行星之間的平均距離將達到100多萬公裡,探測器從中穿越如果想要撞上小行星,要比開槍在一塊操場中擊中一隻螞蟻的難度都要大,因此這種機率可以忽略。如果拿柯伊伯帶來說,小行星體之間的距離還要大得多,平均都達到上千萬公裡,這個距離探測器想方設法撞上都沒有可能性。

至於旅行者1號將來要進入通過的奧爾特星雲,這裡理論上是太陽系的邊界,其物質密度更加稀少,絕大多數都以星際氣體和塵埃物質為主,以旅行者目前的運行速度,這些星際氣體和塵埃並也不會在短期內對探測器造成什麼危害,但從長期來看,肯定會影響探測器的壽命,而且會造成一定程度的探測器減速,只不過在那麼遙遠的區域,探測器已經早已不在人類的掌握和監測範圍之內,至於其最終的命運如何,只能依靠它自己了。

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  • 旅行者號已經遠去,40多年過去了,為何不進行新的星際探測了?
    人類對於探索宇宙深空充滿了期待,但若要付諸於行動,卻又頗為困難,上一次,人類以太陽系外作為目標發射探測器還是40多年以前的事情了,那一次的探測計劃被冠名為「偉大航道」,而執行這一計劃的就是著名的旅行者號。
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  • 旅行者1號已經飛了222億公裡,它為什麼不會撞上太空中的小行星?
    2號發射時間為1977年8月20日,由此可知這兩個深空探測器在太空中飛行的時間都已經超過40年,在40多年的時間裡面,旅行者1號飛越了222億公裡的距離,旅行者2號如今距離地球也有185億公裡,這是什麼概念?
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    旅行者1號旅行者1號發射的時間為1977年9月5日,旅行者2號發射時間為1977年8月20日,由此可知這兩個深空探測器在太空中飛行的時間都已經超過40年,在40多年的時間裡面,旅行者1號飛越了222億公裡的距離,旅行者2號如今距離地球也有185億公裡,這是什麼概念?
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    旅行者1號飛行了223億公裡,拍的最後一張照片,為何令人深思 對於我們人類來說,宇宙是一個浩瀚而且神秘的存在,從古至今,我們對宇宙的探索也從來沒有停止過,宇宙當中的星辰,在我們的文獻當中,存在著大量的記錄,對於天文也取得一定的成就,但是受限於科技水平的發展,
  • 旅行者一號為何能飛行40多年,而且沒發生過一次撞擊?
    與此同時,登月的成功還無法滿足美國人的探索欲望,在阿波羅11號成功登陸月球表面後NASA就開始著手準備研發一種星際探測器,能夠替代人類去探索太陽系外的世界。最終在1977年的5月,NASA正式將人類歷史上第一架星際探測器「旅行者一號」發射升空。
  • 為什麼旅行者1號飛離了太陽系,還能與我們保持聯絡的?
    旅行者1號的發射時間為1977年9月5日,距今已經在太空中飛行了41年之久,總飛行距離高達222億公裡,也就是說旅行者,也就是說在200多億公裡外的旅行者1號發射的信號來到地球的時候,已經幾乎無法使用普通的接收器進行接收了,於是為了避免錯過旅行者1號的重要信息,科學家在上世紀60年代專門建設了一種用來接收旅行者1號微弱信號的通信系統,這種系統被命名為「深空網絡工程」。
  • 旅行者1號飛了40多年,為啥到現在還有動力?看完漲知識了!
    不過嚴格說起來,人類對地球之外的探測其實已經是上個世紀的事情了。而在這裡面最著名的一個探測器,那就是1977年由美國宇航局NASA發射的旅行者1號,可能很多小夥伴對旅行者1號都不會陌生,畢竟不管怎麼說,它都是我們人類製造的,飛離地球最遠的探測器,如今離開地球已經43個年頭了。
  • 飛行40多年!「旅行者1號」傳回1張照片,引起科學家的沉思
    有消息披露,宇宙探測器「旅行者1號」曾在執行科研任務的時候,意外拍攝了一張太陽系的「全家福」,這張微不足道的照片傳回地球後,引起了科學家的極大震動,有不少科學家都陷入了沉思。從照片中能夠看出,除了太陽在散發著持續光芒之外,其他的八大行星幾乎成了可以忽略不見的小點,時有時無。
  • 旅行者2號已失控7個月,飛行了188億公裡後,給人類傳回兩個字!
    ,為什麼還能夠在宇宙中飛行呢?在1997年的時候,旅行者1號與旅行者2號先後離開地球,旅行者1號首先離開了太陽系正駛向銀河系中心,旅行者2號的速度現在正在減慢,但是也飛出了太陽系,希望可以給人類帶回有價值的信息。
  • 旅行者1號已經飛出了太陽系,人類是如何與它保持聯繫的?
    旅行者1號已經飛行了43年,由於距離遙遠,目前沒有技術能夠監視它的飛行畫面,只能通過無線電波與它保持聯繫。人類與它最後一次互動,是在2017年11月28日,工程師下達指令,修正了它的航線。 關於旅行者1號 旅行者1號是美國宇航局於1977年發射的外太陽系探測器,目前已經朝著深空連續飛行了43年。旅行者1號還有一個兄弟叫做旅行者2號,也是在1977年升空的。
  • 飛行211億公裡,旅行者1號拍的最後一張照片,為什麼讓人類深思?
    為了探索系外空間,人類在70年代向太空發射多個深空探測器,它們分別是先驅者10號、先驅者11號、旅行者1號、旅行者2號,在這些探測器中,貢獻最大、最有名的探測器當屬旅行者1號,為什麼呢?
  • 飛行211億公裡,旅行者1號拍的最後一張照片,為什麼讓人類深思?
    因為旅行者1號探測器號稱是人類有史以來最偉大的探測器,它創造了多個史上第一:第一個飛出太陽系的探測器、飛行距離最遠的探測器、貢獻最大的探測器、速度最快的探測器。,從此開始了它漫長的太空旅程,經過40多年的飛行,截止2019年10月為止,旅行者1號飛到了距離地球211億公裡外的系外空間,而太陽風外圍的距離才有180億公裡,所以理論上來說,旅行者1號已經飛出了傳統太陽系邊界,當然如果把新發現的奧爾特星雲作為太陽系邊界的話,旅行者1號其實還是位於太陽系內的,因為奧爾特星雲的直徑達到兩光年,旅行者1號要跨越這層星雲飛出太陽系起碼需要幾萬年的時間。
  • 旅行者一號已經出發了40多年了,究竟給地球帶回了哪些消息?
    1969年阿波羅號飛船登月的成功,更是鼓舞了人類探索宇宙的熱情。與此同時,美國於1977年8月20日發射了宇宙探測器「旅行者一號」,成功賣出了宇宙探索的一大步。那麼現在,旅行者一號究竟飛到哪裡了?又給人類帶回了哪些消息呢?
  • 旅行者1號飛行40年後,以為能夠飛出太陽系,卻出現這個問題!
    旅行者1號飛行40年後,以為能夠飛出太陽系,卻出現這個問題!地球對於人類來說雖然說非常的龐大,但是對於宇宙卻是非常的渺小,隨著現在人類的智慧不斷的提高,也導致科技實力也在不斷的增強,所以說的現在來看的話,探索地球周圍的環境並不是很困難,也正是好奇心驅使著人類,所以從上個世紀70年代,人類就已經開始了對於宇宙的探索。
  • 旅行者一號已經飛行40多年了,為什麼沒有撞上太陽系的小行星帶?
    美國的旅行者一號從1977年發射升空以來,迄今為止已經在茫茫太空中飛了41年了,旅行者一號的最初目的是利用太陽系行星百年一見的特殊幾何排列來進行加速,從而儘可能的探測太陽系絕大部分行星,不過在探測完木星土星和它們的衛星之後旅行者一號已經偏離了預定的航線,從此只能向太陽系外飛去,而探測太陽系外側行星的任務就交給了旅行者二號。
  • 旅行者1號歷經40多年進入星際空間其攜帶金色唱片到底有什麼含義?
    上世紀60,70年代的米國正與前蘇進行太空競爭時,於1977年發射了旅行者1號。或許當時的設計者們可能自己都想不到,在多年後的今天,設計者們都已經不在了,而他們的作品旅行者1號依舊在未知宇宙空間中堅守崗位。
  • 功率20瓦,飛行40餘年,旅行者1號的信息,如何傳回地球?
    為了探索地球之外的偌大宇宙,是否有外星文明存在,人類做了巨大的努力,我們不斷地將探測器送上太空,去探索太空的未知角落,其中最有名探測器便是是「旅行者一號。」旅行者一號在1977年由NASA航天局發射進入太陽系,如今已經在宇宙中飛行了四十多年。
  • 功率20瓦,飛行40餘年,旅行者1號的信息,是如何傳回地球的?
    為了探索地球之外的偌大宇宙,是否有外星文明存在,人類做了巨大的努力,我們不斷地將探測器送上太空,去探索太空的未知角落,其中最有名探測器便是是「旅行者一號。」旅行者一號在1977年由NASA航天局發射進入太陽系,如今已經在宇宙中飛行了四十多年。
  • 飛行了41年,旅行者1號的燃料即將用完,它還能繼續飛嗎?
    說到這裡,肯定已經有很多小夥伴猜到了,這就美國宇航局NASA上世紀70年代發射的旅行者1號,它的目標是為我們尋找地外文明,從它發射的那一天起,就一直被我們所關注,它一次次打破飛行器的航行記錄。說到這裡,你會不會有一些疑問呢?旅行者1號航行了這麼久,真的還在正常運行嗎?它又是如何在220億公裡外與人類保持通訊的呢?