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离家200亿千米左右的旅行者1号,是迄今为止人类最远的飞行器 ...

2017-11-10 15:16| 发布者: 编辑| 查看: 50| 评论: 0|原作者: 宇宙小百科

摘要: 在太空飞行了几十年后,从地球发射的、飞得最远的两艘探测器仍远远未完成自己的长征。它们曾经环绕木星、土星、天王星和海王星疾飞,那是它们的外太阳系之旅的一部分。“旅行者1号”和“旅行者2号”正在逼近太阳所能 ...

在太空飞行了几十年后,从地球发射的、飞得最远的两艘探测器仍远远未完成自己的长征。

它们曾经环绕木星、土星、天王星和海王星疾飞,那是它们的外太阳系之旅的一部分。

“旅行者1号”和“旅行者2号”正在逼近太阳所能影响的最远地带(旅行者1号已经飞出太阳系),而在那以外就是星际空间了。科学家对于它们在那里会遇到什么还只能揣测——来自地球的任何东西都不如它们走得那么遥远。再过一个十年多一点,它们的核动力源将变得非常微弱,届时它们将无法再向地球传回音讯。但就算没有了动力源,它们也将继续孤独的远征,到那时它们余下的任务就只是继续存活和继续飞。就算在地球上的生命全都消失,只要宇宙中还有其他智能生命存在,它们就会知道来自银河系中一颗小小行星的飞行器到过其他好几颗恒星。

“旅行者”项目的主要执行人、国际知名物理学家爱德华·斯通从1972年起一直追踪“旅行者”的轨迹。

离家200亿千米左右的旅行者1号,是迄今为止人类最远的飞行器

爱德华·斯通

他后来感慨地说:“过去40年来,‘旅行者’一直像我的家人一样。我们共享‘旅行者’在旅途中的每一座里程碑。”

穿越边界

2004年12月,“旅行者1号”在距离地球140亿千米的地方穿越了边界激波区。

离家200亿千米左右的旅行者1号,是迄今为止人类最远的飞行器

2007年8月,“旅行者2号”在距离地球126亿千米的地方穿越了边界激波区。

离家200亿千米左右的旅行者1号,是迄今为止人类最远的飞行器

边界激波区是指太阳风从超音速陡然降至亚音速的区域。由于这片区域比地球上任何地方都更接近于真空,因此两艘“旅行者”都未受到影响。事实上,只有它们搭载的仪器对激波敏感。2013年9月12日 美国科学家证实,美国宇航局(NASA)于1977年9月5日发射的“旅行者1号”(Voyager1)无人太空探测器已经飞出了太阳系。

目前“旅行者1号”已经加速飞跃出了太阳系的最外层——日球层。日球层也叫太阳风层,是指由从太阳涌出的带电粒子形成的巨大泡泡。

离家200亿千米左右的旅行者1号,是迄今为止人类最远的飞行器

穿破日球层,这对“旅行者”就会遭遇星际空间的电离气体,届时它们将带给科学家极大的惊喜——它们飞出太阳系,而迄今为止,人类所建造的一切都还未脱离过太阳大气层。除了旅行者1号

造访行星

“旅行者1号”于1977年9月5日发射,于1998年2月17日超越“先锋10号”,届时,前者将接力后者成为在太空中飞得最远的人造物体。

离家200亿千米左右的旅行者1号,是迄今为止人类最远的飞行器

这一接力棒的交接之所以发生,是因为“旅行者1号”的速度达到每小时61155千米,而“先锋10号”的速度为每小时45062千米。“旅行者2号”发射于1977年8月20日,其速度为每小时53913千米。两艘“旅行者”在一小时中飞行的距离就相当于地球周长的一倍半。至2013年3月底,“旅行者1号”距离地球180亿千米,“旅行者2号”为158亿千米。与外行星的连线(每175年发生一次)使得两艘“旅行者”能造访沿途所有四颗外行星。这两艘飞行器发射时所采用的路径不同:两者都经过了木星和土星,

离家200亿千米左右的旅行者1号,是迄今为止人类最远的飞行器

而“旅行者2号”还造访了天王星和海王星。

星际旅行

如果从地球上能看见这两艘探测器,那么“旅行者1号”现在看上去就位于蛇夫星座。

离家200亿千米左右的旅行者1号,是迄今为止人类最远的飞行器

再过40272年,“旅行者1号”将从距离鹿豹星座AC+79 3888星1.64光年的地方经过。“旅行者2号”现在看上去应该位于南天空的望远镜星座。再过40176年,

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它将在1.65光年距离以内的地方经过北方星座仙女座的红矮星罗斯248。

边缘地带

离家200亿千米左右的旅行者1号,是迄今为止人类最远的飞行器

在飞过日球层顶(太阳风在星际空间气体和磁场的向内压力下减速的区域)的过程中,两艘“旅行者”带给了科学家一些惊奇。“旅行者1号”发现太阳系中的磁场波动主要是沿着行星运动的方向,而非均衡分布。它还发现,与科学家之前的期望不同,高能宇宙射线的密度一般随着磁场及其波动的增强而增加。科学家曾经以为,这种波动会分散宇宙射线。来自两艘“旅行者”和另一艘飞行器——美国宇航局“星际边界探测器”的数据也表明,科学家长期以来一直推测的日球层与星际空间之间的弓形激波(类似于导致超音波爆声的激波)其实不存在。相反,日球层穿越本星际云(由氢-氦构成的飘渺混合物)的速度足够慢,以至于形成的并不是弓形激波,而仅仅是“弓形波”。

探测仪器

两艘“旅行者”所搭载的行星探测仪器,例如成像仪,都已在1990年关闭,但它们还搭载了研究日球层和星际空间的仪器。“旅行者1号”搭载了磁强计和探测仪,目的是测量低能带电粒子、宇宙射线和等离子波的质量、速度及方向。“旅行者2号”除了搭载这四部仪器外,还另外携带了一部直接测量太阳风密度的探测仪。

海量数据

两艘“旅行者”体现着20世纪70年代最先进的科技,其中包括8音轨磁带及类似仪器。和今天的深空飞行器相比,这些当年的最先进技术简直堪称原始。两艘“旅行者”的电脑记忆都只有16K,还不到手机的十万分之一。然而,两艘探测器又堪称海量观测者,迄今它们已发回地球超过5万亿比特的数据,足以装满超过7000张音乐CD。

任务团队

两艘“旅行者”每天都向地球发回数据,但它们距离地球太远,它们发出的信号差不多要17个小时才能抵达地球。其中大多数信息是在4小时内以每秒160比特的速率发回的,它们中大部分是有关飞行器健康状况的工程数据。这些微弱的信号(信号强度还不及一只电子表的20亿分之一)被美国宇航局在加利福尼亚、西班牙和澳大利亚的深空网络搜集,然后传回喷气动力实验室,后者持续发布“旅行者”每周状况报告。“旅行者”任务的飞行团队目前只有大约10人左右,科学团队有大约20名兼职科学家(他们还忙于其他太空任务)。这与“旅行者”造访太阳系行星期间的全职科学团队成员数——大约200人相比相去甚远,与那时的飞行团队成员数——大约325人相比也少得可怜。当年喷气动力实验室的控制中心里人头攒动,人们蜂拥而来,观看“旅行者”发回的图像,采访科学家,进行电视直播。不过,今天的“旅行者”项目也并非冷清,因为科学家们现在不必亲自前往,他们坐在自己的办公室里就可以用电脑分析发来的“旅行者”数据。

寻觅知音

“旅行者”项目前后花费了2000名科学家的心血。他们及其家人的总共大约5000个名字都被写在了“旅行者”的身上。“旅行者”还携带着反映地球人像和地球各种声音等信息的光盘,希望向可能存在的外星智慧生命传递来自地球的讯息。遗憾的是,它们至今未能遇见这样的生命。

在过去的几十年年中,“旅行者”的照相机向地球发回了诸多惊人的图像:翻卷的木星风暴、

离家200亿千米左右的旅行者1号,是迄今为止人类最远的飞行器

木卫一(伊娥)的火山、土卫六(泰坦)的橘色云层、天卫五(米兰达)的破裂表面,等等。把它们加起来,“旅行者”让我们看见了比想象中更多姿多彩的太阳系。(喜欢天文照片的朋友可以翻看宇宙小百科的历史文章)

如今,尽管其他飞行器让我们看到了更壮观的外星场景,但“旅行者”仍然独树一帜——它们把其他飞行器都远远抛在了后面。从现在起再过10000代人,“旅行者2号”在飞行40万亿千米后,将抵达地球夜空中最亮的星——天狼星。

离家200亿千米左右的旅行者1号,是迄今为止人类最远的飞行器

在这之前,它能遇到地球人的外星知音吗?

崭新如初

尽管离开地球已如此遥远,两艘“旅行者”今天的状况却可能和当年出发时没有什么不同——它们可能崭新如初。它们搭载的等离子体波探测器只是偶尔记录到太空粒子的撞击,其中大多数撞击发生在两艘“旅行者”穿越外太阳系有环行星的航段。“旅行者”无需担忧太阳辐射——它们被设计得能抵御木星的高强度辐射。在“旅行者”目前所处的环境中,太阳辐射水平还不到地球附近的万分之一。

永不返回

两艘“旅行者”将在2025年左右“安静”下来,届时它们的动力源——铀238将衰减到信号传输终止的地步。到大约2020年,为节省“旅行者”的信号动力,科学家将不得不关闭它们搭载的仪器。铀238的半衰期是88年,科学家据此能预测关闭首批仪器的时间。

由于两艘“旅行者”都已达到脱离太阳系的逃逸速度,所以它们永远都不可能再返回太阳系。它们将一直不停地永远地飞下去,成为地球人在太空中的信息漂流瓶。


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