网友提问:
美国旅行者1号飞行器到底有多厉害?
优质回答:
旅行者一号的厉害之处在于40年前的科学技术迄今为止别的国家无有突破,它将是人类率先飞出太阳系的使者。
先回答一下飞行器在外太空会不会被撞毁的问题。
外太空非常非常的空旷,飞行器在太空被小天体或宇宙碎片撞到的机会还是很渺茫的,如果真的撞上了那就中大奖了。
所有人类派出的飞行器迄今为止都没有被撞毁过,即使在近地轨道太空垃圾很多的环境中,也极少有卫星或者飞行器被撞毁过。
所以对旅行者一号不必担心,若真有这样的突发事情也只有听之任之,这种极低概率事件会否碰到只有自祈多福,无法规避。
旅行者一号的厉害之处太多,下面只从其无数奇闻轶事中撷取几件说说。概括起来就是后发先行、精准操控、回眸一顾、走向深空、忠诚信使。
后发先行说的是旅行者一号比它的姊妹旅行者二号后发射,却超过小妹走在了前面。
旅行者一号于1977年9月5日在美国卡纳维拉尔角空军基地发射升空,它的姊妹旅行者二号于1977年8月2日在肯尼迪航天中心发射升空,比它早了一个多月。但旅行者一号在1977年12月就赶上了率先一步追上了双胞胎姊妹旅行者二号。
这种追上并不是旅行者一号设计得更快一些,而是它们执行的任务不同。旅行者一号主要勘察木星和土星,它的姊妹主要勘察天王星和海王星。
精准操控最有力的例子是旅行者一号休眠37年后,在2017年11月18日被唤醒,根据NASA指令进行了精准的仪器操作。
旅行者一号1978年9月就穿越了存在于火星和木星轨道之间的小行星带,1979年9月拜访了木星,看到了木星背阳面的极光,然后飞往土星。1980年11月近距离探访土星,发回了一万多张土星的彩色照片。然后就进入了休眠状态。
经过木星和土星的引力弹功效应加速,旅行者一号获得了第三宇宙速度,开始向太阳系外飞去。
自2014年以来,NASA的工程师们就注意到了旅行者1号的调姿推进器开始老化,影响了它的寿命和进程,但旅行者一号已经飞距地球210亿公里,那里并没有保修航天器的“4S店”。
经过专家们的讨论,最终决定采取一种不同寻常的方法来拯救这艘远离人类的使者-唤醒沉睡37年的一组航迹修正推进器(TCM)。
2017年11月18日,经过深空网络19小时35分钟的精准传输,工程师们点燃了沉睡37年的TCM,测试了其使用10毫秒脉冲定位飞船的能力,取得了完美的成功,这是一个奇迹!由此旅行者的寿命得到了良好提升。
旅行者一号一路飞去,拍回了数以万计精彩绝伦的深空照片,其中最令人震撼的就是那张对地球的回眸一顾。
旅行者一号在飞跃冥王星后,距离地球64亿公里的时候,拍摄了一张著名的“回眸一顾”,这张照片之所以令人震撼,并不是他有多么的巨大和好看的色彩,而是看到了我们的渺小。
旅行者一号作为人类飞行最远的使者,回望家园,充满了深情厚意,但照片中你很难发现哪里是地球。特别指出给你看,才能看到在黑暗的深空背景下,隐隐约约有一个针尖大的亮点,那就是我们的家园-地球。
这就是地球在宇宙中的位置,这个位置还是近距离的,再远些就会淹没在浩瀚的星空汪洋中,连一个像素也不会给你留下。
但就是在这样一个灰尘都不如的地方,养育着七十多亿生命精灵,自以为是的啃噬着那个地方。巨大和渺小的反差令人震撼。
科学家们利用旅行者一号拍摄的各种照片,拼接成了一副太阳系的全家福,这是人类迄今为止合成太阳系最早的全家福。
旅行者一号是迄今为止人类派出最远的使者了,截止到现在,北京时间2018年9月5日21时58分,距离地球和太阳的距离都在214亿公里以上,正在走向深空。
NASA网站上对旅行者一号的监测数据依然每秒钟都在跳动,它按照人类给它设定的航线,现在完全依靠惯性,没有操控的向着银河系中心飞去。
检测到的星际带点粒子表明,旅行者一号所撞击的太阳风粒子越来越少,星际空间带电粒子越来越多,说明它已经开始脱离太阳风影响进入星际空间。
旅行者一号将在2025年电力耗尽,所有仪器全部停止工作(见下图列表),人类将再也无法收到它的信息。但它将继续根据人类给出的方向永远的飞下去。
太阳系的引力范围至少半径1光年,科学界普遍认为应该以奥尔特云为界。以旅行者一号现在每秒17.043公里的飞行速度,走出太阳系还需要17000多年。它将在40000年后,在1.7光年距离飞过小熊星座的AC+793888恒星系统,73600年后经过半人马座比邻星,而且还会一直飞下去。
科学家预计,在太空真空状态下,只要不遇到破坏,旅行者一号在10亿年后还会完好无损。
旅行者一号这艘飞行器是人类第一艘派出太阳系的信使,它携带着地球人的友好信赖向太空呼唤着朋友,是一个无比忠诚的人类信使。
旅行者一号身上带有一张金盘,NASA的科学家们在里面设置了比先前先驱者带着的人类名片更复杂的讯息,就像一个时间囊,打算向遇到的地外文明诉说我们人类身处的世界。
这是一张铜质磁盘唱片,外径12英寸,镀金表面,内藏金刚石留声机针。即使在10亿年后,这张唱片的音质还是依然如新。
唱片里面带有:
用55种语言录制的问候语,包括中国普通话、闽南语、粤语、吴语,以及时任美国总统卡特和联合国秘书长库尔特·瓦尔德海姆的问候。
带有115幅图像,包括太阳系各行星、人类性器官等,自然界各种动物鱼虫花鸟,据说还有一张名为“中国人饭桌”的图片,是中国一家人围着吃饭的热闹场景。
录有90分钟的声乐集锦,主要包括地球自然界各种声音以及27首世界名曲,中国古曲《流水》包含在其中。
还带着一小块高纯度的铀238,由于已知其半衰期约为44.7亿年,这样捕获此唱片的地外文明可据此推断出旅行者一号的发射日期。
以上就是旅行者一号作为信使携带的主要信息,它将在茫茫宇宙中流浪,尽管遇到地外文明的概率十分渺茫,但它会忠实的坚持着,一直到地球沧海桑田以后,它依然默默的牢记着主人的嘱托,这就是AI对待人类无以伦比的忠诚与坚守。
人类现在派出的航天器虽然已经有4艘向太阳系以外飞去,今后还会有更多更复杂的信使前往茫茫太空,但旅行者一号是当之无愧的首个开辟者,它的英名会永远载入人类发展史册,直到海枯石烂。
好了,就简单介绍到这里,欢迎点评讨论。
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要说旅行者1号的厉害之处,首先,它是离太阳和地球最远的人造物体。目前,旅行者1号与太阳和地球的距离大约都是214亿公里,相当于19.8光时,这意味着宇宙中速度最快的光走完这段距离需要将近20小时。
其次,旅行者1号已经离开地球长达41年,它至今还能正常运行。这艘无人探测器携带的核动力系统可以持续供电长达半个世纪,所以旅行者1号目前还能与地球上的深空网络保持联系。尽管旅行者1号的信号发射功率与普通家用LED灯相当,只有20瓦,并且传播到地球上后衰弱到10^-22瓦,但得益于旅行者1号的高增益天线和地面的深空网络,天地还能继续保持通信,只是信号传播回来或者发射出去需要将近20个小时。
至于题主在问题描述中所说的情况,由于太空十分空旷,旅行者1号几乎不可能会撞上小天体。而对于大天体,科学家在一开始就已经设计好轨道,使旅行者1号不会撞上。
另外,需要注意的是,旅行者1号还在太阳系内,它只是离开了太阳风层顶。广义太阳系半径最少也有1光年,旅行者1号还要将近两万年的时间才能飞出。
其他网友回答
在寒冷的太空中航行并工作41年,超出设计工作寿命36年,飞行了将近220亿公里,探索了木星、土星等太阳系外侧天体及其部分卫星,足以说明它的厉害。
旅行者1号是美国1977年发射的探测器,重815公斤,设计工作寿命5年,最初任务是探测土星木星及其卫星,经过精确的计算,充分利用了行星的引力弹弓效应,利用携带的同位素温差电池作为能量来源,经过多次变轨,到达了预定的探索星球,但在掠过土星的时候发现土卫六拥有浓密的大气,于是NASA决定让它飞临土卫六进行探测,连带着探测了另两颗土星卫星,由于引力影响,不得已终止了行星探测任务向着太阳系外飞去,任务也修改为探索日球层的顶部。
旅行者1号最引以为傲的可能就是它的使用寿命,尽管早已超出了设计寿命,但是在陆续关闭了一些对探测任务不太重要的设施后,依然可以继续向地球发射信号,向地球传输了大量的信号,但由于传输距离实在遥远,旅行者1号也不是一直在和地球联系着,中间也曾休眠靠着惯性持续向外飞行,在飞跃200亿公里后,旅行者1号探测到的宇宙信号发生了变化,太阳风的影响也降到了最低,据推测它已经飞离了日球层进入了星际介质,但依旧没有飞出太阳系,证实了一些科学家对太阳系范围的推测。
目前旅行者1号仍有电力发送信号,但也已经接近寿命终点了,预计到2028年左右,电力将不足以供应任一单一仪器,将靠着惯性继续向外飞。
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到底多厉害,旅行者一号于1977年9月5日在美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角空军基地发射升空,至今已经连续飞行了41年,并且,直到现在还依然与地球保持着联系。
美国利用他们的深空通讯网络(DSN)与一些飞离地球较远的探测器保持联系。DSN已经有50多年的历史了,它在创立之初是服务于美国军队的,但后来移交给了NASA,成为了NASA在进行深空任务时的通讯站。
深空通讯网络在全球三地设有通讯基础设施,一处在美国加州,另外两处在西班牙马德里、澳大利亚堪培拉。可以保证深空通讯网络(DSN)不受地球自转影响,始终可以保证与探测器们的联系。
2017年11月28日,NASA的工程师们通过深空通讯网络向远在211亿公里外的旅行者一号发射指令,命令旅行者一号短暂开启4个备份推进器,以表明旅行者一号运转正常。
信号的单程传输时间需要19个小时零30分钟,NASA的工程师们焦急的、连续的等待了一天多的时间,终于等来了旅行者一号的回信:沉睡37年的航迹修正推进器(TCM)启动10毫秒运转正常。虽然仅仅启动了10毫秒,但足以显示出如今的旅行者一号除了电量不足外,“身体”还算健康。
然而电量总有耗尽的一天,那时候的旅行者一号将失去与地球的联系,漫无目的的游荡在星际空间中,期待被“谁”捡起来!
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旅行着1号和2号都很厉害。但是它们并没有太多针对宇宙中陨石的保护措施。关于预防陨石撞击方面的工作厉害的地方不在这两个飞行器上面,而在它们的研发者,看下面查到的资料——
上图:旅行者一号和2号的运行轨迹投影示意图(他们并不是在太阳系的黄道面上运行)。
为了回答这个问题,我详细研究了下NASA网站的资料,关于陨石撞击担忧的相关回答只在下面一段文字中有提及:Pioneers 10 and 11 had preceded the Voyagers to Jupiter and the asteroid belt was a major concern for them. By the 1960’s more than 3000 minor planets had been discovered and their orbits well determined. Even 50,000 minor bodies spread over the volume of space occupied by the asteroid belt would produce little direct danger, although a chance collision with an uncatalogued object was possible. “While the largest of the asteroids were known and their orbits charted, many of the asteroids moved in unknown orbits. Although the risk of a spacecraft colliding with a charted asteroid was negligible, there was no way to estimate how many particles the size of a grain of sand might be present in the asteroid belt to collide with the spacecraft and seriously damage it”. (From Pioneer, First to Jupiter, Saturn and Beyond, NASA SP-446, 1980) Only by going there could the danger be properly assessed – and Pioneer was first.
是这样说的:
先锋10号和11号在旅行者号之前率先到达了木星,小行星带是一项主要的担忧。截至1960年,超过3000颗小行星已经被发现,而且它们的轨道被明确地确定了下来。而5万颗遍布小行星带所占据的空间体积内的小型天体几乎不会带来直接的危险,虽然撞上某颗未被记录的天体也是有可能的。“虽然这些小行星之中最大的那些已经被我们所知,而且它们的轨道也被标出,但是仍然有很多小行星在未知的轨道上运行。虽然宇航器撞上一颗未被标记的流星的风险是可以忽略的,但是没有办法来估计有多少沙粒大小的微粒存在于小行星带中可能撞上宇航器带来严重的破坏。”(《来自先锋号,首至木星、土星及那之外》,NASA SP-446,1980),只有到了那里才能正确的评估,而先锋号就是第一个。
也就是说,旅行者号的设计者们实际上对小行星带的危险是做了预估安排的,并且有先锋号的前车之鉴作为参考。但除此之外,也只有听天由命了。
上图:太阳系内的小行星带,白色部分是火星和木星之间的小行星带。
旅行者号的设计
除了设计者们的精心计算和预先评估,旅行者1号和2号就几乎是裸机工作了,连个外壳都没有,主要工作部件就是那么“花枝招展”地裸露在外太空——太自信!我们来看看细部设计吧——
上图:先上一个白描线图,旅行者I,II号的设计是完全一样的,完全就是个“向日葵”设计——但实际上是个“向地葵”,因为旅行者号飞出地球之后就需要其高增益天线(就是那个大锅盖)保持一直朝向地球发送信号。
上图:旅行者号上最招摇的设备就是这根类似脚手架的磁力计(显然就是外星怪物首先破坏的目标)——用于探测太阳磁场随时间和距离变化,以及探测诸大外圈层行星是否有磁场,以及他们的卫星和光环如何与它们的磁场互动。
上图:高增益天线,就是刚才提到的“锅盖”。锅盖朝地球以两个频段“吐槽”,一个是X波段频道,频率是8.4G,专用于吐槽科学和工程数据(——“那些大行星太TM帅拽酷啦!……”)。另一个频道是S波段的2.3G频率,专门用于吐槽旅行者自己的健康状况和工作状态(——我太TM爽啦……),不过这个S波段频道自最后一次与行星的亲密接触之后就没有再使用了(——不再唠叨自己的状态了)。
上图:绝热层——这是旅行者号上唯一的保护措施,只有少量部分被此保护层覆盖。用于保护敏感期间受极端温度的影响,同时防护那些微陨石的撞击。
上图:旅行者号的三段放射性同位素热电发电机——每段内含多个钚238球,用于向旅行者提供30伏470瓦的电力,此电力供应每年递减0.79%,2011年(发射后的第34年)其功率已经降至发射时的76%。估计大概可以供电55年(2032年)左右便不再能够支撑旅行者向地球发送信号。
上图:其他很多设备就直接连接在放射性同位素热电发电机的外端(方便探测和供电)也属于高危的突出物,但似乎天空真得就是那么空,几十年过去了,飞行了100多个天文单位(太阳到地球的距离,相当于“8光分”),这些设备仍然安然无恙。
上图:美国发射的深空探测器飞行路线示意图:
Voyager I-旅行者一号,Voyager II-旅行者二号,Pioneer 10-先锋10号,Poineer 11—先锋11号。
Terminal Shock—终端激波;Soloar Wind-太阳风。
目前旅行者的位置
2011年NASA宣告旅行者1号进入了一个被称为“宇宙炼狱”(Cosmic Purgatory)的区域,这个地方太阳释放的带电粒子流速度变缓并且转而向内流动,而太阳的磁场强度则因为星际压力而倍增。太阳发出的高能粒子在此区域减半,而来自外部的高能电子则增加了100倍。此区域的内层距离太阳大概是110个天文单位。
2013年9月12日,NASA确认并宣告旅行者1号于2012年8月25日进入了星际间空间。
2018年12月5日,NASA宣告旅行者2号已经飞离太阳110个天文单位(1.78×10^10 km),正式进入星际间空间。