43年飛行223億公裡，「旅行者一號」使用了什麼作為動力？

自人類有意識以來，就一直對浩瀚星空有著無限的好奇，幻想星河的對面有另一個廣闊的世界。

到了現代，先進的科學技術讓幻想變成可現實，人類終於擺脫了地球的桎梏，第一次體會到了宇宙到來的震撼。

隨著時間的不斷推移，初入宇宙時的震撼慢慢轉變成了對未知的好奇，各種探索宇宙的方法和發明相繼出現，這其中就有著名的「旅行者一號」探測器。

截止2020年6月8日，1977年9月5日發射的旅行者一號已經在宇宙中默默飛行了快43年的時間。此時距離地球約223億公裡，和地球單程通訊需要20小時36分鐘，飛行速度約為55000公裡每小時。

如果不算佔據天然優勢的帕克太陽探測器（24.7萬公裡每小時），那麼「旅行者一號」絕對是人類最快的飛行器，同時也是距離地球最遠的飛行器。

那麼「旅行者一號」憑什麼能飛這麼遠呢？或者說它究竟使用了什麼動力，以至於能夠在宇宙中43年飛了223億公裡呢？

我們都知道，火箭想要飛到宇宙中需要大量的燃料，所以隨著火箭荷載的增加，所需要的燃料也在增加。

而化石燃料能量轉化率很低，這也就意味著當火箭整體荷載到一定程度的時候，會出現即便將整個地球的化石能源都燃燒，也無法將它送出地球的情況。

為了跳出這個死循環，同時也為了讓探測器能夠飛得更遠更快，科學家們想到了一個絕妙的方法，也就是飛船在進入宇宙之後，逐漸靠近某個引力稍大的星球，然後藉助這個星球的引力將自己「拋」出去，就像人類扔鏈球一樣。

採用這樣的方法能夠以極小的消耗，換取相當可觀的加速度。更主要的是，如果拋一次不行，還可以繼續換顆星球拋第二次、第三次。這種借力的方法被科學家們取了一個非常貼切的名字——引力彈弓。

20世紀70年代，科學家們發現太陽系外側的四個行星——木星、土星、天王星以及海王星正在向太陽一側靠攏，這種極為罕見的排列方式通常176年才會發生一次，而這個時候也是利用引力彈弓探索這四個行星絕好的機會。

為了不錯過這次機會，NASA隨即啟動了「航海家計劃」（Voyager program），旅行者一號和二號相繼升空。

事實上，在最開始的時候科學家並未打算讓旅行者一號和二號飛出太陽系，只是單純的想讓它們探測太陽系外側四個行星，只是後來臨發射的時候才想到將它們作為「地球名片」發射到宇宙深處，這才在它們身上放置了一些地球和人類的信息。

由於受到荷載的限制，將它們帶入宇宙的泰坦Ⅲ型火箭並未給它們留很多的燃料，好在這兩個探測器堅持飛到了木星，並利用木星的引力大大提高了飛行速度，以至於飛掠土星之後它們的速度已經達到了驚人的45公裡/秒。

下圖能夠看到旅行者二號利用了四次引力彈弓，速度一次比一次快。

1980年11月，已經在宇宙中飛行了3年多的旅行者一號，在圓滿完成了考察木星、土星等天體的科研任務之後，由於飛行軌跡的偏移，不得已結束了對太陽系外側行星的勘探，轉身朝著絢爛的宇宙深處飛去。

當然了，旅行者號們之所以能夠飛得這麼遠和這麼久，一方面得益於引力彈弓的幫助，另一方面在於使用了自身能量進行變軌和姿態修正。

而它們自身的能量都來自於一個使用了鈽-238做燃料的同位素熱電機，只要將鈽-238衰變產生的熱量轉化為電能，那麼就能夠基本維持探測器的消耗。

值得一提的是，鈽-238是一種有些奇特的放射性同位素，它的半衰期約為88年，不會對環境造成任何的汙染，甚至具有極高的可回收性。正是因為具有這些特性，科學家們才最終選擇了鈽-238作為旅行者號的能源。

不過由於荷載極為嚴格，所以旅行者號們身上攜帶的鈽-238大約只有幾公斤。而根據NASA的推測，旅行者號目前剩餘能量將會在2025年完全耗盡。

屆時它身上攜帶的所有科學儀器將會全部關閉，並且徹底和地球失去聯繫，然後在孤獨和寂寞中奔赴宇宙深處，成為人類文明在宇宙中存在過的證據之一。