45年后的今天,旅行者探測器仍在飛行,7萬年后到達比鄰星

天空之城 2022/09/07 檢舉 我要評論

如果有一天人類消失了,地球在災難中變得千瘡百孔,高樓大廈被自然逐漸磨成碎石, 宇宙中是否有什麼東西能證明輝煌的人類文明曾經存在過?

答案是有的,只不過它并不在地球上,而是在距離人類幾百億公里遠的外太空:正在流浪的旅行者一號和二號,其中旅行者一號的距離最遠,已經達到了224億公里外,它們正朝著太陽系邊界前進,這是一趟前往宇宙深處的單程票。

1965年

一個名叫加里.弗蘭德羅的人在加利福尼亞州美國宇航局的噴氣推進實驗室兼職,彼時美國迫切的希望探索外太陽系, 將探測器送往木星,甚至是土星或海王星,而弗蘭德羅的任務就是找到效率最高的方法讓探測器到達目的地。

他使用了一個非常精密的工具:鉛筆,繪制了這幾顆目標行星的運動軌跡,他驚奇地發現,在本世紀70年代末至80年代初,這四顆行星會形成特殊的排列,和地球在一起就像一個天體項鏈。

這種現象并不常見,上一次形成這種特殊排列時,已經是在百年前,它的意義不僅在于看起來好看,更在于它能夠為探測器提供引力助推,探測器在經過這些行星時,會被行星的引力捕獲,這時行星就會將自己的動能傳遞給探測器。

而探測器獲得動能加速度以后,又會逃離行星,這就像你在旋轉時,接住了別人拋來的一個鏈球,你繼續帶著鏈球旋轉并把它再次拋出去,這時鏈球的速度就會加快,而你的速度就會變慢,只不過探測器的質量相對于行星來說,損失的動能可以忽略不計。

這種方法不用太大代價,就可以使航天器不斷獲得提速,四個行星就可以獲得重復引力助推不斷加速,經過弗蘭德羅計算,探測器在獲得四次引力助推后, 到達海王星所需要的飛行時間可以從30年縮短到12年。

上面我們說過,這種現象并不常見,每176年才會發生一次,這就意味著美國宇航局必須抓住契機,在20世紀70年代中期發射一顆探測器,NASA也出手果斷,決定利用這個百年難遇的機會,設計了旅行者姊妹探測器: 一號和二號。

兩者可以說一模一樣,唯一不同的是旅行者二號的速度稍慢一些,使它可以保持在黃道面上。

旅行者一號和二號在1977年的夏天相繼發射,至今已在太空中漂泊了45年,事實上它的任務早在1990年就已經圓滿完成了。

旅行者第一次讓科學家看到了木星的近距離影像,并且在木衛一上首次發現了火山活動, 這是之前的先驅者十號和十一號都沒有發現的,在此之前,科學家一直以為這些星球看起來會和月球一樣死氣沉沉,布滿隕石坑,實際上它們非常活躍。

1986年,旅行者二號成為歷史上第一個飛掠天王星的探測器,在三年后又飛掠了海王星,時至今日它仍保持著旅行的記錄,在它之后再也沒有探測器到達過這麼遠的距離。

旅行者最初的設計壽命只有四年,現在來看可以說是超額完成任務了,大多數的人造衛星多用太陽能電池板來為自己提供能量, 而旅行者距離太陽已經有233億公里,早已接收不到能維持自己的太陽光。

之所以還能繼續飛行,全仰仗于它的核能心臟:同位素電池,放射性的同位素會產生裂變反應,釋放大量的能量,并且這些元素的半衰期都比較長,理論壽命至少在60年以上。

不過在執行任務時,同位素電池就已經耗費了大量能量,所以為了更長久地保持旅行者和地球的聯絡, 目前只開啟了最基本的飛行和聯系功能,盡管如此,旅行者傳回的信號依然十分微弱,這就需要在地球接收方面也加大努力。

NASA建立了分布在全球三個地方的深空探測網,它們能夠在旋轉時與旅行者進行不間斷的通信,保證地球自轉時也不會有通信盲區。

不過,即便建立了最佳的接收設備網,但224億公里仍然是一個遙不可及的距離,導致兩者的通信信號時強時弱, 大約在2025年時,旅行者就會與地球徹底失聯。

但旅行者在未來仍然有著重大的意義,因為它上面攜帶了人類的基本信息,并且標注了太陽系的位置,其中的黃金唱片機在10億年后仍可以完好無損地播放,里面包含了人類用各種語言錄制的問候語以及經典音樂。

大約在7萬年后,旅行者一號會到達太陽最近的鄰居: 半人馬座比鄰星,在掠過它之后繼續向銀河系中心前進。

也許它永遠不會被外星人捕獲,但它始終承載著人類的美好期望,總有一天人類會制造出更先進的宇宙探測器,延續旅行者的探索之旅。

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