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?

2020-11-06 科學信仰


好奇心促使人類養成了挖掘秘密的好習慣,而宇宙間最大的秘密就隱藏在那遙遠的深空之中。

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

1977年,NASA先後以太陽系外作為目標發射了兩個宇宙探測器,分別為旅行者1號和旅行者2號,作為人類歷史上第一批去往太陽系外的宇宙探測器,它們自然與其它的太空飛行器有著明顯的區別。太空飛行器在太空中運行和工作是需要能量的,而在太空中獲取能量並不是一件困難的事情,因為太空中有太陽。在宇宙中,一般的太空飛行器不僅可以收集太陽能量來為自身供能,甚至於可以直接利用太陽進行移動。


宇宙是幾近真空的,在這裡沒有包括空氣在內的任何物質可以阻擋光子的移動,所以太空飛行器只需要豎起太陽光帆,就可以在太陽光子不斷撞擊光帆的過程中獲得動量的累加,從而獲得加速度。

當然了,旅行者號並不能這樣做,因為它們的目標是太陽系之外,這也就註定了它們將會離太陽越來越遠,所以它們需要自帶乾糧。旅行者號的「乾糧」就是小型核反應堆,利用核反應從鈽元素的衰變中獲得能量,當然這些能量並不是用來加速的,而是用來維持設備的耗能以及對探測器角度和方向進行微調。作為人類歷史上第一批離開太陽系的傢伙,自然是要帶上一些有趣的東西的,於是兩張向外星人介紹地球的鍍金銅製唱片就被裝上了飛船,唱片內包括萬象,甚至於有著以廣東話、閩南話以及客家話錄製的問候語,這張唱片就被稱之為「地球之音」。


現在旅行者一號已經到達了距離地球220億公裡的遠方,與40多年前相比,現在的航天技術已經有了不小的發展,為什麼不繼續發射新的星際探測器了?

其實,當年發射旅行者探測器也是臨時決定的。無論是現在,還是40多年前,人類其實都不具備進行深空探測的能力,發射旅行者是起於一個機緣。在世紀70年代,科學家通過觀測發現,太陽系的四顆巨行星,木星、土星、天王星和海王星正在向太陽系的一側靠攏,這種機會每176年才會出現一次,這就使得向太陽系外發射探測器成為了可能。

要擺脫一個引力場的束縛,就必須要達到一定的初始速度,比如要擺脫地球引力的束縛去探索其它行星,就必須要達到第二宇宙速度,也就是11.2km/s,而要擺脫太陽引力,讓太空飛行器飛往太陽系之外,就必須要達到第三宇宙速度,也就是16.7km/s,而人類顯然是辦不到的。


雖然人類無法直接讓太空飛行器實現16.7km/s的初始速度,但利用四顆巨行星的引力彈弓效應進行加速,就使得飛出太陽系有了可能。

何為引力彈弓效應呢?我儘量用一種便於理解的方式加以解釋。引力彈弓效應與彈性碰撞同理,何為彈性碰撞?如果我們向迎面駛來的汽車扔石頭,那麼石頭在與汽車撞擊之前和撞擊之後的相對速度是相等的。

舉例,石頭飛行速度為1m/s,汽車行駛速度為10m/s,撞擊之前,石頭與汽車相對運動,相互靠近的速度為11m/s,這就是它們的相對速度。當石頭與汽車撞擊之後,相對速度仍然與撞擊之前相同為11m/s,但撞擊之後的石頭和汽車是向同一個方向運動的,由於汽車的速度為10m/s,所以兩者的相對速度要想達到11m/s,那麼石頭的運動速度就得是21m/s。所以我們在向汽車扔石頭的時候,石頭的飛行速度並不快,但和汽車發生碰撞之後,飛回來的速度就很快了,可以把我們打得頭破血流。


引力彈弓效應與彈性碰撞的原理基本相同,不同的是引力彈弓效應並沒有發生真實的碰撞,而是利用了天體的引力效應。

以旅行者二號為例,它在進入木星引力範圍之前的速度大概只有10km/s,在利用木星的引力彈弓效應加速之後,離開木星時的速度已經達到了35km/s,可見,如果探測器接連利用四大巨行星的引力彈弓效應進行加速,那麼所能達到的速度不可小覷。

正是在這樣的背景之下,旅行者一號和二號相繼出發了,而要再等一次這樣的機遇,那就是176年以後的事情了,所以在那之後,人類並沒有發射以深空探測為目的的宇宙探測器。至於2006年發射的新視野號,目的是為了探索柯伊伯帶


選擇在1977年發射旅行者號,除去為利用四大巨行星的引力彈弓效應之外,還有一個原因,就是可以一次性實現對四大行星的探測。

不過在實際的探測過程中,由於旅行者一號對土星的衛星土衛六進行了計劃外的探測,所以在土衛六引力的影響下,飛行軌跡發生了變化,並沒有完成後續的探測,所以唯一對四大巨行星完成探測的只有旅行者二號。旅行者號是人類歷史上唯一一次以太陽系外為目標發射探測器,但本質上這仍不能算是一次真正的星際探測,因為這次探測並沒有具體的目標,我們也沒有能力為旅行者設定這樣的目標,甚至於在不久的未來,隨著電力的耗盡,我們也將失去與旅行者的一切聯繫,它們將真正成為宇宙中漫無目的的旅行者,至於所攜帶的唱片能否獲得播放的機會,只能寄希望於縹緲無邊的機緣了。

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    目前,美國宇航局(NASA)發射的旅行者1號仍然是飛得最遠的星際探測器,它現在與我們的距離達到了220億公裡,即147天文單位,或者20光時。42年過去了,宇航科技又有了長足的進步,為什麼人類現在不用最新的科技再發射一個新的星際探測器去探索宇宙呢?
  • 距旅行者1號離開地球,已過去42年,為何沒有再發射星際飛船?
    其實美國早在1958年,就已經成功發射了美國第一顆人造地球衛星——探險者1號,不過,真正被人們熟知的,卻是「旅行者」系列,特別是旅行者1號,作為離開地球最遠的探測器,42年來為人類帶來了無數的驚喜,如今,它已經飛出了太陽系,朝著銀河系的中心出發,大約2025年,旅行者1號將因為能源耗盡
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    旅行者1號旅行者1號目前距離地球已經超過220億公裡了,這42年來他為我們帶來了非常多的驚喜,他是目前人類僅有的進入到星際空間的兩艘星際探測器之一,另一艘就是旅行者2號。2012年的旅行者們這裡我們不禁要發出疑問,為何距離旅行者系列已經過去42年了,全世界包括NASA在內的所有航天機構都不在發射星際探測器了呢?
  • 旅行者一號飛離地球42年,為何科學家不發射新的探測器?
    42年過去了,宇航科技有很大的進步,可是為什麼人類到現在還不用最新的科技再發射一個新的星際探測器呢?當年旅行者一號發射時,天空競賽已經結束了5年,但是探測任務是上世紀60年代行星之旅的計劃,而那時正是競賽的白熱化階段。美國人希望能夠發射無人太空飛船一次性探測四大巨行星——木星、土星、天王星和海王星。
  • 探索星際空間,「旅行者2號」有這些優勢
    它是第二個進入星際空間的人類探測器。早在2012年,「旅行者1號」就先一步離開了日球層,但當時搭載在上面的等離子密度探測儀(PLS)已經損壞了30多年,科學家花費了1年才間接推算出數據並確認了它的離開。「旅行者2號」的情況要好很多,因為PLS運轉正常,確認只用了一個月。
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    旅行者1號飛出太陽系6年後,旅行者2號也飛了出去,進入星際介質人類在探索宇宙空間的時候,向太陽系內的天體發射了幾百個探測器,除了行星和衛星,還有小行星的探測器。除此之外,還有一種星際旅行的探測器,是為了探索宇宙空間的一種探測器,這其中最為出名的就是旅行者1號,這個飛行器現在已經飛出了太陽系,進入了星際空間中,那麼,旅行者1號到底是個什麼樣的探測器呢?快跟小編一起了解一下吧。旅行者1號是NASA發射的一個外太陽系探測器,它的重量只有815千克,發射與70年代,不過,這麼多年過去了,就算是現在依然還在正常工作。
  • 美國「旅行者二號」宇宙飛船也要飛入星際空間了!
    當美國宇航局在 1977 年發射「旅行者 2 號」星際探測器的時候,鈴鐺和迪斯科舞廳還相當風靡。時光一晃過去了 40 多年,該探測器現已接近一個重要的裡程碑 —— 進入星際空間。需要指出的是,當前旅行者 1 號才是唯一進入星際空間的人造物體。至於旅行者 2 號何時在日球層邊界追上它的雙胞胎兄弟,NASA 的科學家們也不是很確定。旅行者項目科學家 Ed Stone 表示:「未來數月,我們將獲悉很多事情,但仍然無法確定何時抵達日球層頂(heliopause)。可以確信的是,它還差那麼一點點」。
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    實際上,「旅行者二號」並不是「旅行者一號」的備選方案,科學家們已經一再解釋,它們執行了不同的任務,只是在相近的時間段裡飛出了太陽系而已。最近,面對已經漸漸離我們遠去的「旅行者」系列探測器,科學家們仍然在密切關注它們的行蹤,作為目前離我們最遠的人工探測器,它們本身就承載了人類的很多期望。
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    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。
  • 旅行者一號為何能飛行40多年,而且沒發生過一次撞擊?
    從那之後人類的航天事業就根本停不下來,作為當時蘇聯對立陣營的代表,美國也不甘落後,在發奮圖強十幾年後最終在六十年代末實現了人類歷史上首次載人登月,美國宇航局的阿波羅計劃就這樣展開了。阿波羅計劃從七十年代初延續到九十年代初,有不少美國太空人登上過月球表面,他們也代表地表上的人類對月球表面的真實情況進行探索。
  • 旅行者1號飛了四十多年的距離,傳回地球的無線電需要多久?
    「旅行者1號」是美國研製的一艘無人外太陽系空間探測器,於1977年9月5日發射,至今已42年2個月零8天,與它同年發射的還有「旅行者2號」,目前均已處於太陽影響範圍與星際介質之間,其中「旅行者1號」距離地球220億公裡左右,即使無線電以每秒三十萬公裡的速度傳回地球也需要
  • 旅行者號太空飛行器探測到宇宙射線的爆發
    美國宇航局在40多年前發射了 "旅行者1號 "和 "旅行者2號",現在,這兩個年代久遠的太空飛行器仍不斷有新發現。愛荷華大學一項新研究報告顯示,旅行者號太空飛行器首次探測到宇宙射線電子被衝擊波加速,而這種衝擊波源自太陽。研究人員表示,這一探測是由旅行者1號和旅行者2號上的儀器進行的。
  • 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?
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    NASA旅行者號太空飛行器探測到宇宙射線的爆發2020-12-08 19:58出處/作者:cnBeta.COM整合編輯:佚名責任編輯:zhaoyongyu1   美國宇航局在40多年前發射了 "旅行者1號 "和 "旅行者2號",現在,這兩個年代久遠的太空飛行器仍不斷有新發現。
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