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美國打算2030年進行火星移民,在火星上建造一座萬人城市,中俄計劃2030年在月球建造永久基地,隨著人類對外太空的不斷探索,我們很快就要進入夢幻的地外世界了,科幻大片中的場景很可能就要變成現(xiàn)實了,人類即將成為多行星物種。
駕駛著一艘接近光速的星際飛船,遨游在黑暗的星辰大海中,坐在視野開闊的觀景舷窗前,一邊品嘗著美味的太空食品,一邊看著不斷縮小的太陽和地球,以及那些向后方飛速掠去的小天體,你的心中一定會升起莫名的孤獨感。 遨游星辰大海確實很孤獨!美國上個世紀發(fā)射的一艘舊飛船,就在外太空孤獨地飛行了44年零一個月,它就是著名的旅行者1號,根據(jù)美國宇航局數(shù)據(jù)顯示,現(xiàn)在的旅行者1號與地球的直線距離達到了231.45億公里,不斷地刷新距離記錄。
即便是如此遙遠,旅行者1號還在繼續(xù)飛行,每秒要飛17公里,17公里人走路需要3個多小時,開車需要20多分鐘,就算是飛機也需要1分鐘,但是旅行者1號一秒就輕松飛過去了,不得不說,太空飛行就是快,比地面移動起來快多了。 或許有人感到很詫異,汽車一箱油只能開十幾個小時,旅行者1號居然能飛44年,這是裝了多少油啊!其實太空飛行根本就不費油,尤其是幾乎沒有引力的星際空間,勻速飛行起來根本上就不需要任何能量,地球就在勻速移動,也沒用燃料。
太空飛行雖然不需要燃料,但是需要電力,沒有電力旅行者1號上的所有電子儀器又無法啟動,科學設備無法獲得科學數(shù)據(jù),通訊設備無法與地球上深空網(wǎng)絡取得聯(lián)系,我們也就無法得知旅行者1號究竟去了哪里。 航天器電力不是一件很簡單的事情嗎?隨便安裝幾個太陽翼就解決了,將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,就像國際空間站太陽翼一樣,就像天和核心艙太陽翼一樣,但我們忽視了一個問題,太陽系外的星際空間幾乎沒有光,太陽翼又有什么用?
既然太陽翼沒有用,為什么旅行者1號還有電,因為旅行者1號使用了一種黑科技-三節(jié)核電池,最大輸出電力470瓦,準確來說,這是三個放射性同位素熱電發(fā)電機(RTG),每一個RTG里面放有24個壓制而成的钚-238球,這可不是一般的金屬球,而是一種非常強大的放射性物質(zhì)。 钚-238(Pu-238) 看起來就像是一塊紅色的木炭一樣,通過放射α、 β等粒子而不斷地釋放能量,1克钚-238就能產(chǎn)生0.57瓦能量,放射性同位素熱電發(fā)電機(RTG)將钚-238釋放出的能量轉(zhuǎn)化為電能,但是熱電轉(zhuǎn)化并不變,轉(zhuǎn)化率不超過20%。
钚-238半衰期周期為87.7年,也就是說87.7年之后,RTG內(nèi)的钚-238質(zhì)量減少一半,按理說,只要同位素熱電發(fā)電機(RTG)質(zhì)量足夠好,可以用到87.7年,即2064年,電力減少到230瓦,230瓦電力旅行者1號還可以繼續(xù)飛行。 但是,同位素熱電發(fā)電機(RTG)內(nèi)部的熱偶材料老化,加速電力的減少,也就是說熱電轉(zhuǎn)化率越來越少,雖然現(xiàn)在才過去44年,但是RTG提供電力已經(jīng)低于200瓦了,為了節(jié)省電力,給幾個必要儀器供電,旅行者1號先后關閉了6種科學設備。
1980年1月29日關閉了光偏儀子系統(tǒng) (PPS),1990年2月14日,60億公里外的旅行者1號拍攝了最后一張照片-太陽系全家福,顯示了渺小的地球,64萬個單獨像素,地球只占了12個像素,隨后永久關閉了影像科學子系統(tǒng) (ISS)。
1998年6月3日關閉紅外干涉光譜儀和輻射計 (IRIS),2007年2月1日關閉了等離子體科學 (PLS),2008年1月15日關閉了行星射電天文學 (PRA),2016年4月19日關閉了紫外光譜儀 (UVS),現(xiàn)在還剩4種設備沒有關閉,宇宙射線子系統(tǒng) (CRS),低能帶電粒子 (LECP),磁力計 (MAG),等離子波子系統(tǒng) (PWS)。
但是,隨著電力的持續(xù)減少,這四種還在使用的科學設備只怕也支持不了多久了,在未來4年之內(nèi)將全部關閉,因為放射性同位素熱電發(fā)電機內(nèi)的熱偶材料正在加速老化,美國宇航局預測,2025年左右,電力將耗盡,旅行者1號將會永遠失去聯(lián)系。 |
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