在發射人造衛星之前,人們(men) 隻能通過望遠鏡探索宇宙。1957年在人們(men) 踏出地球的那一步時,就被浩瀚無垠的星空吸引了了。但是,我們(men) 隻是突破了地球的限製。卻並沒有突破太陽係的束縛!太陽係邊緣是一個(ge) 非常神秘的區域。因為(wei) 那裏由於(yu) 太陽光逐漸變弱,沒有了更多太陽光的反射。天文望遠鏡也很難觀測到,太陽係邊緣的一些情況。所以太陽係邊緣基本上,是科學探索的盲區。
所以NASA在1977年9月5日,派出了旅行者1號。它曾到訪過木星以及土星,並且提供了許多高清圖片以及數據。
現在它已經進入太陽係的最外層邊界,現在它算是離地球最遠的人造飛行器了。旅行者一號的任務是向著遙遠的星空前進,脫離太陽係,探索外星文明的存在。如今它已經在太空飛行了43年,為(wei) 什麽(me) 它沒有撞上任何天體(ti) 呢?
不僅(jin) 如此,旅行者1號現在的狀態還非常好。現在還能向地球傳(chuan) 回信號,並且能夠接收從(cong) 地球上發出的指令。太陽係中存在著非常多的小天體(ti) ,那為(wei) 什麽(me) 旅行者1號能夠避免撞上其他天體(ti) 呢?旅行者1號離開地球之後,它的第1個(ge) 目標是木星。在飛向木星的過程中,它需要穿過位於(yu) 火星和木星軌道之間的小行星帶。
小行星帶距離太陽2.2~3.2天文單位,相當於(yu) 3.3億(yi) 至4.8億(yi) 公裏。在如此寬闊的空間中。小行星帶中,每個(ge) 天體(ti) 之間的平均距離,達到了100萬(wan) 公裏左右。這相當於(yu) 地球與(yu) 月球之間距離的2.6倍。由此可見,小行星帶其實十分空曠。
雖然小行星帶中的天體(ti) 數量非常多,但它們(men) 都分散在非常空曠的空間中。它們(men) 本身發生碰撞都非常困難,更不要說如此渺小的旅行者一號探測器了。所以旅行者一號借助土星的引力彈弓效應,加速離開黃道麵之前就已經穿過了位於(yu) 火星和木星之間的小行星帶。
迄今為(wei) 止,很多穿越小行星帶的探測器。均未曾與(yu) 小行星帶的天體(ti) 發生碰撞。穿過小行星帶之後,旅行者1號很快抵達木星。科學家們(men) 一開始給旅行者1號,設計了飛行軌道,使其不會(hui) 撞上木星 ,而是從(cong) 距離目前35萬(wan) 公裏的地方飛過。
離開木星之後,旅行者1號加速飛往土星。同樣旅行者1號,也隻是近距離飛過土星。他與(yu) 土星的最近距離約為(wei) 12.5萬(wan) 公裏。但是為(wei) 了可以轉測到土衛六,旅行者1號的飛行軌道發生了變化。它飛離了黃道,與(yu) 黃道的夾角達到了35度。因此旅行者1號,沒有繼續造訪天王星和海王星,所以也就沒有穿過海王星軌道之外的柯伊伯帶。
即使旅行者1號穿越柯伊伯帶,它也幾乎不可能撞上小行星,因為(wei) 柯伊伯帶也非常空曠。目前新地平線號探測器,正在柯伊伯帶中飛行,並且在研究其中的天體(ti) 。
其實隻要一開始設計好了旅行者1號的飛行軌道,它在飛行過程中就能避開行星。那麽(me) 它與(yu) 小行星在浩瀚的空間中,發生碰撞的概率幾乎為(wei) 零。
未來旅行者1號,還會(hui) 在廣袤的太陽係中飛行。它將會(hui) 在1.7萬(wan) 年以後,穿過太陽係最外層的奧爾特星雲(yun) 。然後繼續在更為(wei) 廣袤的星際空間中飛行。
旅行者1號距離地球有216億(yi) 公裏,相當於(yu) 144個(ge) 天文單位。它是以什麽(me) 為(wei) 動力繼續前行的呢?
216億(yi) 公裏,這個(ge) 距離相當於(yu) 地球和太陽距離的145倍,而它的速度更是達到了每小時55000公裏,毫無疑問,旅行者一號是迄今為(wei) 止人類製造的飛得最遠並且速度最快的飛行器了。
當然不可能是太陽能,因為(wei) 隨著飛行距離的增加。太陽能的供給越來越不穩定,所以工程師在旅行者1號上安裝了核發電機。而旅行者一號之所以能夠續航那麽(me) 久,除了自身攜帶的核發電機以外,它還運用了一種特殊的飛行方式,科學家將這種飛行方式稱為(wei) “彈弓效應”。這才是它可以一直飛行下去的原因。
那麽(me) 它是如何把信號傳(chuan) 回地球的呢?
據科學家們(men) 介紹,由於(yu) 該飛行器,是在上世紀70年代末設計的。由於(yu) 那時候人類的通訊技術,沒有今天發達,所以旅行者1號最初是通過無線電的方式傳(chuan) 回數據。地球上的工作人員也是通過無線電波,向旅行者1號發送信號。
雖然無旅行者1號和地球的通信基於(yu) 無線電波,信號會(hui) 以光速在空間中傳(chuan) 播。但是地球上想要接收到旅行者1號的有效信號非常困難,因為(wei) 無線電信號的強度遵循距離的平方反比定律,這意味著信號經過長距離的傳(chuan) 播之後,其強度也會(hui) 大幅度減弱。
科學家表示,旅行者1號在遙遠的地方向地球發射信號。地麵上的人員接收到的信號強度,隻有最初的100萬(wan) 億(yi) /1。再加上旅行者1號的信號發射機的功率非常低,僅(jin) 為(wei) 20瓦左右,所以地球上所能接收到的信號極度微弱。
後來隨著人類的通信技術發展,科學家們(men) 通過多種方式,增強了旅行者1號的通訊。
因為(wei) 在設計旅行者1號的時候,就為(wei) 他配備了一根直徑3.7米的巨形拋物麵天線。這使得旅行者1號,在太空飛行的時候,該天線始終都能對準地球。其次,美國宇航局在地球上三個(ge) 不同的地方,建設了深空網絡檢測站。
這些檢測站能夠對旅行者1號,傳(chuan) 輸回來的信號進行加強。科學家們(men) 發出去的信號,也能保證旅行者1號接收到。不過,旅行者1號把數據傳(chuan) 輸回地球的速率非常慢,每秒僅(jin) 為(wei) 160比特。而上行指令的速率更慢,隻有下行速率的十分之一,即16比特/秒。再加上它未來會(hui) 越飛越遠,總有一天會(hui) 和地球失去聯係。
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