答旅行者1号:NASA在1977年发射了旅行者一号和二号两艘星际探索飞船,直到40多年后的今天,这两艘探测器都还在和地球保持联系,只是电量即将用完而已。
旅行者一号和二号几乎是一样的,两个探测器在很多方面有着先进的技术,直到现在其他国家都难以达到,比如下面几点旅行者1号。
一旅行者1号、先进的空间航行技术
之所以NASA会在1977年,连续发射两颗一样的星际探测器,是因为当时太阳系内的行星,会形成176年一遇的特殊排列,利用此次天文现象,探测器可以借助多颗大行星进行引力加速,从而大大降低发射速度旅行者1号。
比如,旅行者一号借助了木星和土星进行引力加速,旅行者二号借助了木星旅行者1号、土星、天王星和海王星进行引力加速;这样的话,就算探测器离开地球时达不到太阳系的逃逸速度,在借助行星引力加速后,也能达到逃逸速度后飞出太阳系。
NASA厉害在两颗探测器都成功了,精确地按照计划路线行驶,这样的空间导航技术和空间航行技术,是领先其他国家很远的;比如日本在1998年发射的希望号火星探测器,刚飞出地球就偏离了航道,后来又被太阳耀斑摧毁,俄罗斯的很多空间探测器均以失败而告终。
二、先进的核电池旅行者一、二号使用两块,半衰期为87.7年的放射性钚-238同位素温差核电池供电,经过40多年后还能使用,只是电量快没了而已,这项技术是非常先进的。
就拿嫦娥四号使用的同位素温差核电池来说,核电池是从俄罗斯进口的,主要目的是在夜间给探测器加热,其次才是输出只有2瓦的电能,主要的电能是太阳能来提供;放射性元素衰变会释放能量,把核电池作为热源和作为主供电,技术水平上相差太多。
三、先进的星际通讯技术
目前旅行者一号距离地球216亿公里,旅行者二号距离180亿公里,通讯时差十几个小时;如此远的距离上,要保持和地球间的通讯,这项技术相当厉害。
四、高质量设备四十多年前的探测器,还能完好地运行,探测器CPU是因特尔4004,主频0.108MHz,内存只有68k,运算能力连现在的一个掌上计算器都比不上。
但是四十多年过去了,旅行者号的电子设备还能正常发挥作用,可见质量之高,就拿2011年我国萤火一号火星探测器,搭乘在俄罗斯的福布斯号上,结果还没飞出地球,福布斯号就失联了,最后坠毁在大洋中。
后来事故报告结论,说俄罗斯的福布斯号上一块不合格的芯片,遭遇宇宙高能射线而失效;四十多年前的旅行者一号,能在宇宙空间中飞这么远,俄罗斯的探测器还飞不出地球,质量水平高低立见!
但是旅行者一号和二号,各自拥有的两块核电池,也将耗尽能源,预计在2020年关闭所有仪器只保留通讯,在2025年耗尽所有电量。
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1977 年 8 月 20 日,旅行者 2 号发射升空,由此开启了人类历史上最伟大的天文探索之旅。两周之后,姊妹航天器旅行者 1 号也发射升空,其旨在携手揭开太阳系内阴暗角落的神秘面纱。40 年之后,两位探索先锋仍在埋头奔向此前从未有探测器抵达过的远方,且一路持续地向地球发回数据。旅行者号的梦想,始于 1960 年代早期,当时航空工程师 Gary Flandro 发现 70 年代末会迎来一次罕见的行星完美排列(木星、土星、天王星、海王星、冥王星每 175 年就会遇到一次)。
旅行者号的想象图(via NASA)
这意味着一艘航天器可以借助行星之间的“引力弹弓”效应,迅速拜访到太阳系最外面的行星。该项目最初被称作“行星壮游”(Planetary Grand Tour),然而因为成本高达 10 亿美元,NASA 在 1971 年正式取消了该项目。
旅行者号的航线图
次年,尼克松总统再次点燃了该项目,但也告诫称 —— 预算只够两颗航天器拜访两颗行星,即木星和土星。然而才智过人且充满雄心壮志的 NASA 工程师们在开发探测器的同时,还秘密留了一手,以期航天器能够进一步展开探索。
上图:1977 年 8 月 20 日,泰坦-半人马座-7号火箭带着旅行者号升空(NASA)
设计团队不满足于抵达木星和土星,而是下决心让探测器一路跑到太阳系外。随着项目的进行,传奇宇航员卡尔·萨根等人制作了旅行者 1、2 号上携带的“黄金唱盘”,其构想是成为一枚传递地球文明问候的“宇宙漂流瓶”。
上图:工程师正在对旅行者号进行测试(1976,NASA / JPL CALTECH)
每张“黄金唱盘”记录了代表地球各种音乐文化的 27 首歌,其中巴赫的表现最好(所以有三首);以及各种传统文化的精选,比如秘鲁排箫和纳瓦霍人的高喊。不过最让选委会头痛的,就是现代音乐的代表作了。
上图:发射前被密封的旅行者 2 号(1977,NASA / JPL CALTECH)
路易斯·阿姆斯特朗的爵士乐、以及布林德·威利·约翰逊的蓝调,都属于相对没有争议的选择,但查克·贝里的《Johnny B. Goode》却引发了一些争议。不过在犹豫了一阵之后,卡尔·萨根还是力排众议地通过了这一选项。
旅行者 2 号在 725 万英里(116.6 万公里)外拍摄的地球,由三张照片组合而成。[NASA]
遗憾的是,尽管披头士的《Here Comes the Sun》已经登榜很长时间、乐队本身也支持这个想法,但版权方百代唱片(EMI)却拒绝了这个奇怪的许可。
旅行者 1 号在 1979 年拍摄的木星图像照片 1(via NASA 戈达德宇宙飞行中心)
旅行者 1 号拍摄的洛基领羽,由多张马赛克小照片组合而成。
旅行者 1 号在 1979 年拍摄的木星卫星照片(via NASA)
至于“旅行者”(Voyager)的项目名称,其实是在 1977 年发射前几个月敲定的。而在这之前,团队一直用着冗长的“木-土水手”(Mariner Jupiter-Saturn)的任务名称。
木星最大的卫星,木卫三(伽倪墨得斯 / Ganymede,神话中为众神酌酒的美少年),摄于 1979 年 3 月上旬。[ via NASA ]
土卫五(瑞亚 / Rhea,意为众神之母),看起来与地球的卫星(月球)很像。
木卫一(艾奥 / Io,希腊神话中宙斯的情人)掠过的视角。
旅行者 2 号拍下的被冰封的木卫二(欧罗巴 / Europa,希腊神话中的美丽的腓尼基公主)。
木卫四(卡利斯托 / Callisto,希腊神话中宙斯心爱的女神,被赫拉所憎恨并被她变为一只熊),木星最亮的四颗卫星之一,是距木星第六远的卫星。
在美国宇航局(NASA)组织发起了一次公众投票之后,最终选中了“旅行者号”(Voyager)这个名字。之后,两颗旅行者号探测器分别于 1977 年 8 / 9 月份发射升空(PS:2 号先于 1 号)。
1981 年中,旅行者 2 号抵达土星。(via NASA)
旅行者 1 号在 1980 年末拜访了土卫一(弥玛斯 / Mimas,腊神话中的盖亚之子)。
旅行者 2 号与土卫二(恩克拉多斯 / Enceladus,希腊神话中的巨人)会面。
旅行者 1 号拍下的土卫四(狄俄涅 / Dions)
还是土卫四
旅行者 1 号在 4 天抵近行程中,于 530 万里外拍摄的土星(环)。
旅行者 2 号在 1981 年 8 月拍摄的土星环(蓝、绿、红)
旅行者 2 号在 450 万公里外拍摄的土卫六(Titan / 泰坦)
土星北极附近区域特写,旅行者 2 号在 8 月 25 日拍摄,距离 63.3 万公里。
天王星的第五颗卫星(米兰达 / Miranda),旅行者 2 号在 1986 年拍摄。
旅行者 2 号在 1986 年新发现了 10 颗天王星的卫星
天王星南极的同心云示意图(旅行者 1 号拍摄)
旅行者 2 号发现了天王星的两个未知圆环
旅行者 2 号告别天王星,飞往海王星时拍摄的照片。
科学家团队集体照,旅行者 2 号于 1989 年抵达海王星。(via NASA / JPL CALTECH)
海王星最经典的一张照片(旅行者 2 号在 1989 年拍摄)
计算机合成的蒙太奇图像(由旅行者 1、2 号拍摄的两张照片合成),前景为海卫一(特里同 / Triton,神话中人身鱼尾的海神)。
1989 年拍摄的海卫一
旅行者 2 号拍下的海王星‘云丝’。
天卫二(Umbriel / 乌姆柏里厄尔)
海王星(旅行者 2 号在 1989 年拍下)
海王星南半球特写
旅行者 1 号于 1996 年告别海王星时拍摄的照片
旅行者 1 号拍摄的 6 张太阳系组合照(距离地球 40 多亿英里,黄道上大约 32°),从左到右、由上到下分别是 —— 金星、地球、木星、土星、天王星、海王星。
旅行者 1 号拍摄的这张照片中,地球只剩一个黯淡的蓝点。
地球射电望远镜阵列在 2013 年拍摄的旅行者 1 号照片(距离 115 亿英里 / 185 亿公里)。
时间转眼到了 2017 年,在太阳系漫游了 40 年的旅行者 1 号,已经到了哪里呢?(上方为太阳系全息图:其中指出了四个系外天体的位置,旅行者 1 号是跑得最快最远的)
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