旅行者1號已經飛行40多年了,為何還能夠安然無恙?

2020-12-17 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。

相關焦點

  • 旅行者1號在40多年裡,已飛行200億公裡,為何沒有撞上小行星?
    阿波羅登月於是,美國在70年代相繼發射多顆深空探測器,在這些探測器中,最著名的一顆探測器就是1977年9月5日發射的「旅行者1號」探測器,如今距離旅行者1號探測器發射已經過去43年時間,而旅行者1號也在宇宙中孤獨的飛行了43年,在長達43年的飛行時間裡面旅行者1號飛行距離已經超過200億公裡,成為人類有史以來飛行距離最遠的深空探測器
  • 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。
  • 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?
    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?
  • 已經飛了40多年,探測者1號拍的最後一張照片,為何讓人類深思?
    從上個世紀開始,人類就已經開始探究宇宙了,在當時,旅行者1號和2號全部被發射到了太空當中,但是因為旅行者1號獲得了更快的初始速度,所以在後續的一系列探測任務當中,旅行者1號比旅行者2號作用大。其實目前旅行者1號和2號已經在太空中飛行了40多年,而且距離地球也已經有了相當遠的距離了,目前這兩顆探測器已經飛離了太陽圈層,進入了星際空間,但這並不是真正飛出的太陽系,只是到了太陽風帶電粒子能接觸的範圍,並沒有真正意義上的飛出了太陽系。
  • 抵達太陽系邊緣的「旅行者1號」,飛行中為何能避免撞上其它天體
    旅行者1號是NASA研製的一艘宇宙探測器,重815千克,於1977年9月5日發射,它曾到訪過木星和土星,是第一艘提給人類供木星、土星和其衛星詳細且清晰照片的宇宙探測器,同時,它也是離地球最遠的人造宇宙飛行器。
  • 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。
  • 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!
    很多人可能會有疑問了,旅行者2號失去控制已經8個月的時間了,這在我們看來是非常不可思議的,既然它已經脫離了人類控制,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。旅行者1號利用引力彈弓效應成功加速至第三宇宙速度(16.3千米每秒),比旅行者2號快10%,成為人類歷史上飛行速度最快的探測器之一,。
  • 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。旅行者1號1977年9月5日,旅行者1號被泰坦3號E半人馬座火箭送上太空,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。
  • 宇宙膨脹超過光速 旅行者1號怎麼還能夠飛出太陽系呢?
    如果這個時間用了1秒鐘,最近的1秒鐘就分開了1米,而最遠的那根1秒鐘就離開了我們100米。再遠呢?若干光年以外呢?事實上,宇宙膨脹速度遠遠沒這麼快。但我們想一想,我們的宇宙已經有930億光年的可視範圍,還不算不可視範圍。即使按照這個可視範圍半徑來測算,就是465億光年,是326萬光年的14264倍,用這個數值乘以67.8公裡,就是每秒約96.7萬公裡,3倍多光速!但距離我們最近的天體膨脹速度有多快呢?我們也可以計算出來。
  • 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。40多歲高齡的旅行者一號截止2019年,已經飛到距離地球217萬公裡的位置。
  • 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?
  • 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?
  • 「旅行者1號」已飛行外太陽系,拍攝是最後一張照片,讓人深思
    「旅行者1號」在1977年飛行外太陽系人類登上月球,飛離外太陽系的旅程早在1977年就已經開啟,在這年的九月五號,正是歷史上非常有意義的一天,被命名為「旅行者1號」的行星探測器背負著全球艱巨的使命,飛到外太陽系
  • 為什麼旅行者號的飛行速度在變慢?
    經過四十餘載的太空飛行,旅行者1號和旅行者2號現在都已經飛到上百天文單位之外。目前,旅行者1號相對於太陽的飛行速度為17.0千米/秒(相對於地球的速度與地球的相對位置有關),旅行者2號的速度為15.3公裡/秒。不過,兩艘旅行者號的飛船正在逐漸降速,那麼,這是什麼原因導致的呢? 旅行者號減速的原因不難理解,這並不是太陽系邊緣存在什麼未知的神秘力量所致,而是因為太陽。由於太陽引力的作用,旅行者號的速度會變得越來越慢。
  • 飛行了40多年的旅行者一號,科學家如今發現它的速度越來越慢
    引言:為了探索更遙遠的宇宙,美國人早在上個世紀就開始設計一種能夠飛出太陽系的探測器,它就是最終於七十年代發射的旅行者一號和二號。到目前為止旅行者一號已經在宇宙中飛行了四十多年,但它的速度越來越慢,這是為什麼呢?
  • 飛行228億公裡後,旅行者1號最後拍下的一張照片,為何讓人害怕?
    在1977年,旅行者1號比旅行者2號出發大約晚了16天,但它依然在泰坦3號E半人馬座火箭的加速下,在木星附近超過了1號,然後匆匆路過土星後,就在土星引力彈弓的轉向下,轉到了於黃道面角度比較大的方向,飛向了銀心方向。太陽分層頂的範圍大約在180億公裡的位置,但探測器達到這個位置時,檢測到宇宙高能射線在持續的增加,而太陽風粒子出現停滯,且在不斷地降低。
  • 旅行者1號多久能飛出銀河系?
    旅行者1號探測器是美國於1977年發射的無人探測飛船,至今已經在太空中飛行了四十多年,離地球已經超過200億千米的遙遠距離,但是這個距離才剛剛脫離了太陽風的影響距離,還遠遠未到太陽系的邊陲之地——奧爾特雲。
  • 旅行者飛行227億公裡後,回望太陽系,發現一大團物質快速追來
    旅行者飛行227億公裡後,回望太陽系,發現一大團物質快速追來隨著科學技術的發展,人類也開始了對宇宙的探索,早在上個世紀70年代,美國宇航局就先後發射了旅行者1號和旅行者2號。而經過了整整40多年的飛行,旅行者1號和旅行者2號都已經成功穿越了日球層頂,進入了星際空間當中,開始朝著太陽系的邊緣飛去,目前旅行者1號距離地球已經達到了227億公裡,旅行者2號也達到了188億公裡,它們還將繼續前行。