為什麼說旅行者撞上小行星的可能性幾乎為零，所以它們能一直飛？

2020-10-18 星辰大海種花家

旅行者是二和一號先後於1977年8月20日和9月5日發射，目的都是太陽系外的虛空，但兩者在太陽系的路徑並不相同，二號遍歷了太陽系所有行星，而一號則在1980年11月12日在掠過土星後即離開了黃道面，直接飛向茫茫的宇宙！

但無論旅行二號還是一號，它們都經過太陽系的魔鬼地帶-小行星帶，這個在太陽系「地圖」中看起來密密麻麻布滿小行星的區域，相信吃瓜群眾都會有一個疑問，為什麼旅行者不會撞上這些小行星，難道有導航系統或者雷達在規避這些障礙物嗎？

旅行者系列攜帶的設備

旅行者NASA在六十年代提出的「行星之旅計劃」的替代方案，原型是水手號探測器，但因為新增加的設備已經大大超過原型，因此被賦予一個獨立的計劃「旅行者計劃」。

旅行者有幾項可以稱得上有史以來的裝備：

第一個則是超大拋物面通訊天線，直徑3.7米，這是所有太空飛行器中通訊天線最大的，因為它需要在到達太陽系外圍時仍然需要和地球保持通訊聯繫。

另一個則是同位素核電池，旅行者1號的吊杆上安裝了三個放射性同位素發電機，總功率（有效功率）大約470W，使用的氧化鈽半衰期大約為87.7年，從旅行者出發到現在，功率已經大大下降，預計極限維持能到2025年。

旅行者系列的機載電腦則不值一提，因為它無法和現代任何PC相媲美，甚至遠不如同年發行的Inter 8086晶片，其實這讓大家可以了解，旅行者可能無法做出任何複雜的判斷動作，因為它只能滿足命令解碼、故障檢測和校正例程、天線指向例程和太空飛行器測序例程。

沒有攜帶雷達，相機也僅作星光導航或者對天體成像，無法作為避開障礙物使用！簡單的說旅行者在設計之初根本就沒有考慮過避開小行星等天體，它從發射的那天起就是蒙著眼在飛行的，除了NASA測定它的位置後決定是否修正它的軌道，否則它就是一個十足的瞎子！

旅行者怎麼來定位？

雖說旅行者是個瞎子，但NASA顯然不是，總不能眼睜睜看著旅行者撞向某顆小行星，儘管在軌道設計的時候已經徹底避開了這些天體，但保不準旅行者在茫茫太空中偏離軌道，而這在太空中比較容易發生的，因為會有累計誤差，要理解這個問題，我們來簡單了解下旅行者的導航系統。

慣性導航是太空飛行器常用的設備，因為它不需要與外界有任何聯繫即可感知自身的位置，這對於遠在深空執行任務的太空飛行器來說尤其適用，但它有一個致命的誤差，即慣性導航系統時間越久，那麼它累計誤差就會越大，而深空太空飛行器任務周期動輒數十年，所以這個慣性導航最終的誤差將會是非常恐怖的！

當然科學家不會傻到用慣性定位走全程，還有常用的行星定位和恆星定位，以及在登月時代興起的基於甚長基線測量的定位技術（VLBI）的三角差分單向測距，可能大家印象中的VLBI是用於拍攝黑洞照片的，但其實它基於三角差分的原理同樣可以用來對太空飛行器定位。

但這也有一個致命的缺點，即可三角差分的底邊極限最大就是地球直徑，也就是不可能超過1.27萬千米，而實際上還達不到這個尺度，因為球面導致極限距離遮擋無法使用，因此這個這個距離連上萬千米都達不到，但距離比如到木星軌道附近時即達到6億千米，土星軌道大約是15億千米，很明顯這個頂角會很小，誤差也會越大，因此在土星軌道以外，這個方式將無法再提供高精度定位。

因此幾種定位方式並不是單獨使用，而是綜合各個定位，再對太空飛行器位置坐一個準確的評估，避免單一定位帶來的設備誤差與累積誤差。因此當NASA發現旅行者真的偏離軌道，直直的撞向一顆小行星時，那麼NASA必定會發出指令讓旅行者啟動聯氨推進器避開小行星！

太空中天體的真正密度

從太陽系裡的小型天體分布密度來看，確實小行星帶有大量的小行星需要去規避，但事實上從火星大概2.2億千米到木星7.8億千米，中間大約相隔5.6億千米，這是一個無比廣袤的空間。在被已經編號的120,437顆小行星天體中，98.5%的數量位於這裡，據天文學家估計小行星帶的小型天體數量超過50萬顆！

根據這個圓環計算下這些天體的平均距離將會超過1.5個地月距離以上，當旅行者通過地球和月球之間時想必大家應該是不會擔心它會撞上地球或者月球，因為這個距離實在是太大了！這還是小行星帶，如果柯伊伯帶，那麼由於柯伊伯帶遠在30天文單位以外，那空間將會指數級增加，如果旅行者還能撞上哪個柯伊伯帶天體，那真是活見鬼了！

但事實上有一個事實我們是無法迴避的，太空中高能粒子或者宇宙射線的轟擊，或者高速宇宙塵埃襲擊，這些都會影響太空飛行器的正常工作，因此作為太空飛行器的電子設備，必須在屏蔽上加固加固再加固，而且晶片都是抗輻射級別極高的，它的性能也大大低於同時代的民用晶片，但工作穩定可靠，在太空飛行器上性能並不是最主要的，持續穩定的工作更重要！

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