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在1543年的時(shí)候,哥白尼提出了日心說,改變了人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí),1609年,伽利略用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到了月球表面的山脈和山谷,為日心說提供了證據(jù),開啟了望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)太空的時(shí)代,20世紀(jì)初,齊奧爾科夫斯基、戈達(dá)德、奧伯特等科學(xué)家奠定了現(xiàn)代航天學(xué)的理論基礎(chǔ),提出了利用火箭進(jìn)行太空飛行等理論。1957年10月4日,蘇聯(lián)成功發(fā)射世界上第一顆人造地球衛(wèi)星“斯普特尼克1號(hào)”,標(biāo)志著人類進(jìn)入太空時(shí)代。1961年4月12日,蘇聯(lián)宇航員加加林乘坐“東方1號(hào)”飛船進(jìn)入太空,成為第一個(gè)進(jìn)入太空的人類。1969年7月20日,美國“阿波羅11號(hào)”飛船載著阿姆斯特朗等三名宇航員成功登陸月球,阿姆斯特朗成為第一個(gè)在月球上行走的人類。 旅行者1號(hào)距離地球243億公里,為什么還能和地球保持聯(lián)系? 從人類走出地球之后,人類對(duì)宇宙的探索并沒有停止腳步,宇宙浩瀚而神秘,激勵(lì)著人類不斷探索和前進(jìn),未來能夠更好的了解宇宙的奧秘,人類也做了很多努力,比如說發(fā)射了眾多探測(cè)器,1959年蘇聯(lián)發(fā)射了月球1號(hào),是人類首個(gè)抵達(dá)月球的探測(cè)器,1973年,美國發(fā)射了水手10號(hào),是第一個(gè)水星探測(cè)器,1970年蘇聯(lián)發(fā)射了金星7號(hào),是第一個(gè)金星表面軟著陸的探測(cè)器,2004年,歐洲航天局發(fā)射了羅塞塔號(hào),成功在彗星67P/楚留莫夫-格拉西門克上著陸,首次實(shí)現(xiàn)了人類探測(cè)器在彗星上面軟著陸,不過對(duì)人類影響力最大的還是旅行者1號(hào)探測(cè)器,在20世紀(jì)70年代,人類對(duì)太陽系的了解還存在很多空白,尤其是外太陽系的行星以及衛(wèi)星等。 旅行者1號(hào)距離地球243億公里,為什么還能和地球保持聯(lián)系? 科學(xué)家希望能夠獲取更多詳細(xì)的行星數(shù)據(jù),而且正好遇到太陽系的木星、土星、天王星和海王星等外行星將處于一個(gè)特殊的相對(duì)位置,形成了一個(gè)罕見的行星排列格局,被稱為是“行星連珠”,這一現(xiàn)象為探測(cè)器提供了一次絕佳的利用行星引力進(jìn)行加速的機(jī)會(huì),使得旅行者1號(hào)能夠以相對(duì)較少的能力消耗,在較短時(shí)間內(nèi)訪問多個(gè)外行星,大大提高了探測(cè)效率和科學(xué)回報(bào)。在1977年9月5日,旅行者1號(hào)探測(cè)器在美國弗洛里達(dá)州發(fā)射升空,在發(fā)射之前,科學(xué)家還在旅行者一號(hào)上面搭載了一張12英寸的銅質(zhì)磁盤唱片,采用鍍金的鍛造工藝,并配置以金剛石為原材料打造的留聲針,使音質(zhì)和內(nèi)存得以擁有“金剛不壞之身”,甚至能夠完整保存十幾億年都嶄新如初。 旅行者1號(hào)距離地球243億公里,為什么還能和地球保持聯(lián)系? 在這個(gè)金唱片上面,一共有115幅圖像,以模擬信號(hào)方式收錄,其中包括構(gòu)成人類生命的化學(xué)元素,各種人文場(chǎng)景、自然風(fēng)光、山川河流等,里面包括了55種語言問候語,包括阿卡德語、閩南語、阿拉伯語、亞拉姆語、亞美尼亞語等,有6000年前于蘇美爾地區(qū)說的阿卡德語,還有中國的四種方言(粵語、吳語、普通話、閩南語)。除此之外還有卡特總統(tǒng)及當(dāng)時(shí)聯(lián)合國秘書長(zhǎng)庫爾特.瓦爾德海姆的訊息,卡特總統(tǒng)的訊息節(jié)錄為“我們把這個(gè)訊息投放到宇宙……在銀河系的二千億顆星里,一些…希望有很多…有住人的行星或者太空旅行者的文明。要是其中一個(gè)文明捕獲旅行者探測(cè)器并明白唱片里收錄的內(nèi)容,那么這就是我們的訊息:我們嘗試在我們的時(shí)光里活著,或許有天會(huì)在你們的時(shí)光里活著……” 旅行者1號(hào)距離地球243億公里,為什么還能和地球保持聯(lián)系? 唱片的封套上面有一塊高純度的鈾238,其衰變?yōu)轭?39的半衰期約為41.7億年,外星生命可據(jù)此推算探測(cè)器的發(fā)射日期。并且還標(biāo)注了太陽系和地球的位置,旅行者1號(hào)探測(cè)器帶著人類的期望和夢(mèng)想飛向了太空,在飛行過程中,它利用了多次引力助推效應(yīng),提供了其速度和改變了其方向,先后經(jīng)過了木星、土星、土衛(wèi)六、土衛(wèi)十二等,并向地球傳回了大量的科學(xué)數(shù)據(jù)和圖像,在經(jīng)過木星和土星的時(shí)候,它拍攝到了大量關(guān)于這兩個(gè)氣態(tài)巨行星以及其衛(wèi)星和環(huán)的高清晰度照片和數(shù)據(jù),它還觀測(cè)了木星系統(tǒng)中伊歐火山噴發(fā)、土星環(huán)中渦旋結(jié)構(gòu)等奇妙現(xiàn)象,并發(fā)現(xiàn)了土星最大衛(wèi)星泰坦有厚厚的大氣層等重要發(fā)現(xiàn)。 旅行者1號(hào)距離地球243億公里,為什么還能和地球保持聯(lián)系? 拍攝完土星之后,旅行者1號(hào)最初的任務(wù)就已經(jīng)完成了,但是它并沒有返航,而是繼續(xù)朝著宇宙深處飛行,在1989年8月25日,它是第一個(gè)穿越日球?qū)咏K點(diǎn)層的人造物體,并且進(jìn)入太陽系外部的星際空間,在星際空間遇到了高溫火墻,這個(gè)高溫火墻其實(shí)就是日球?qū)禹敚翘栵L(fēng)所能抵達(dá)的最遠(yuǎn)距離,是太陽風(fēng)和星際介質(zhì)以及輻射相互作用形成的一道天然的屏障,標(biāo)志著日球?qū)拥倪吔?,從整體上來看,它像是一層包裹著太陽系的囊,呈現(xiàn)出不規(guī)則的橢圓形,火墻溫度高達(dá)49427攝氏度,不過大家不需要擔(dān)心,由于太空中物質(zhì)的密度極小,高溫只是微觀現(xiàn)象,是計(jì)算粒子運(yùn)動(dòng)速度后得出的微觀溫度,并非宏觀感覺上的高溫,不會(huì)像地球上那樣有大量分子熱運(yùn)動(dòng)來傳導(dǎo)熱量。 旅行者1號(hào)距離地球243億公里,為什么還能和地球保持聯(lián)系? 所以旅行者1號(hào)探測(cè)器能夠正常的穿過這個(gè)高溫火墻,這道火墻不僅僅界定了太陽系的邊界,還起到了保護(hù)太陽系的作用,能夠使太陽系免受星際輻射的影響,為太陽系內(nèi)部的行星和其它天體提供了保護(hù),看到這里,相信很多人都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)疑問,就是為什么旅行者1號(hào)探測(cè)器距離地球如此遙遠(yuǎn),它還能夠和地球保持聯(lián)系?在發(fā)射之前,科學(xué)家也考慮到了這個(gè)問題,當(dāng)時(shí)NASA為了順利收到這些從幾百億公里外飛過來的電磁信號(hào),專門在旅行者1號(hào)上面設(shè)置了一個(gè)直徑3.7米的定向天線,并且保證它始終對(duì)準(zhǔn)地球方向,然而這種信號(hào)的功率只有20瓦,放在地球上最多只能夠點(diǎn)亮一盞燈泡,想讓它們跨越幾百億公里,就必須在頻段上選擇一個(gè)幾乎沒有干擾的位置,地球方面也要設(shè)置很多巨型射電望遠(yuǎn)鏡,去接收和放大旅行者1號(hào)的電磁波。 旅行者1號(hào)距離地球243億公里,為什么還能和地球保持聯(lián)系? 目前NASA在全球范圍內(nèi)建設(shè)了三組射電望遠(yuǎn)鏡陣列,即使地球自轉(zhuǎn)也不會(huì)丟失信號(hào),數(shù)十架射電望遠(yuǎn)鏡的口徑從幾米到70米不等,在捕捉到細(xì)微信號(hào)后還能夠把它放大數(shù)千倍,進(jìn)而獲得旅行者1號(hào)的各種情況,而且旅行者1號(hào)采用了先進(jìn)的編碼、調(diào)制等信號(hào)處理技術(shù),使得信號(hào)在傳輸過程中抗干擾能力更強(qiáng)大,地球上的接收系統(tǒng)也具備了強(qiáng)大的信號(hào)解碼和處理能力,能夠從噪音中提取出有用的信號(hào)信息,它能夠通過自身的姿態(tài)控制系統(tǒng),能夠精確的將天線指向地球方向,確保信號(hào)傳輸?shù)姆较驕?zhǔn)確,地面控制中心也會(huì)根據(jù)旅行者1號(hào)的軌道和位置,實(shí)時(shí)調(diào)整地球上天線的指向,以實(shí)現(xiàn)最佳的通信連接。 旅行者1號(hào)距離地球243億公里,為什么還能和地球保持聯(lián)系? 旅行者1號(hào)上面還安裝了飛行數(shù)據(jù)子系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)能夠根據(jù)旅行者1號(hào)上的各種相關(guān)傳感器采集到的信息進(jìn)行計(jì)算,并且利用這些數(shù)據(jù)和已知的飛行時(shí)的飛行軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,判斷旅行者1號(hào)的飛行軌跡是否偏離,影響通信,一旦發(fā)現(xiàn)了異常,這個(gè)系統(tǒng)就會(huì)第一時(shí)間啟動(dòng)高增益天線,對(duì)準(zhǔn)地球,而不必等待控制人員收到地球和使用控制旅行者1號(hào)進(jìn)行命令,這樣可以極大的提高通信的實(shí)時(shí)性,美國國家宇航局在美國境內(nèi)建立了三個(gè)深空網(wǎng)站,覆蓋了世界上大多數(shù)地方的視野,能夠接收到旅行者1號(hào)和其它深空探測(cè)器發(fā)出的信號(hào),這三個(gè)深空網(wǎng)站分別是澳大利亞的金泉山深空網(wǎng)絡(luò)以及美國的加利福尼亞大都會(huì)深空網(wǎng)絡(luò)和馬德拉斯深空網(wǎng)絡(luò)。 旅行者1號(hào)距離地球243億公里,為什么還能和地球保持聯(lián)系? 三個(gè)深空網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)實(shí)際上都是由數(shù)十個(gè)大型拋物面天線組成的,這些大型拋物面天線都是專門為深空網(wǎng)絡(luò)建立起來的,他們能夠接收到非常微弱的信號(hào),也能和宇宙飛船保持通信。不過在必要時(shí)刻,旅行者1號(hào)才會(huì)向地球傳輸信息,并且它的電池電量是有限的,旅行者1號(hào)上面的電池和我們普通的電池是有區(qū)別的,它使用了一種黑科技-三節(jié)核電池,最大輸出電力470瓦,簡(jiǎn)單來說,這是三個(gè)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電機(jī),每一個(gè)RTG里面放有24個(gè)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(qiáng)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?zé)犭姲l(fā)電機(jī)(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%。 旅行者1號(hào)距離地球243億公里,為什么還能和地球保持聯(lián)系? 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?zé)犭姲l(fā)電機(jī)(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(hào)還可以繼續(xù)飛行。不過發(fā)電機(jī)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)在僅僅過去40多年,但是RTG提供電力已經(jīng)低于200瓦了,為了節(jié)省電力,一些沒有必要的儀器,已經(jīng)停止運(yùn)行,作為目前距離地球最遠(yuǎn)的探測(cè)器,現(xiàn)在只剩下了最基本的應(yīng)答功能,所有的科學(xué)探測(cè)設(shè)備都已經(jīng)關(guān)閉,核電池的電量也所剩無幾,NASA的工程師預(yù)計(jì)2025年旅行者1號(hào)就會(huì)耗盡所有電量,徹底和地球失去聯(lián)系。 旅行者1號(hào)距離地球243億公里,為什么還能和地球保持聯(lián)系? 此后它將在宇宙中孤獨(dú)的飛行,人類無法再獲得其探測(cè)數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息,在浩瀚的宇宙中,雖然星際空間物質(zhì)密度很低,但是旅行者1號(hào)的飛行路程很長(zhǎng),存在和星際塵埃、小行星等物質(zhì)相撞的可能性,一旦發(fā)生撞擊,可能會(huì)導(dǎo)致探測(cè)器結(jié)構(gòu)損壞、功能失效、甚至徹底毀滅,如果沒有遇到碰撞,旅行者1號(hào)將憑借自身的慣性和初始速度,在宇宙中一直漂流下去,它將會(huì)帶著人類的信息和探索精神,在宇宙中孤獨(dú)的飛行,雖然它已經(jīng)無法再向人類發(fā)射信號(hào),但是它承載著人類對(duì)未知的好奇和探索精神,激勵(lì)著無數(shù)人投身天文學(xué)、生物學(xué)等科學(xué)研究,它讓人類更加深刻的認(rèn)識(shí)到地球在宇宙中的渺小和人類自身的位置,引發(fā)了人類對(duì)宇宙、生命和人類存在意義的哲學(xué)思考,拓展了人類的宇宙觀和世界觀。 旅行者1號(hào)距離地球243億公里,為什么還能和地球保持聯(lián)系? 小編認(rèn)為,宇宙浩瀚而神秘,在宇宙中隱藏著很多人類還沒有發(fā)現(xiàn)的奧秘,宇宙到底是如何產(chǎn)生的?在宇宙中是不是存在大量的外星生命,這些都是人類想要解開的奧秘,只不過現(xiàn)在人類的科技有限,人類還無法解開這些奧秘,不過人類作為地球上最有智慧的生命,人類的科技一直都在不斷的進(jìn)步和發(fā)展,未來隨著人類科技的發(fā)展,人類將會(huì)變得越來越強(qiáng)大,到時(shí)候我們將會(huì)了解更多的宇宙奧秘,希望人類能夠早日實(shí)現(xiàn)自己的夢(mèng)想,能夠在宇宙中長(zhǎng)久的發(fā)展下去,未來人類一定還會(huì)再次發(fā)射像旅行者1號(hào)這樣的探測(cè)器,這將會(huì)影響人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí),對(duì)此,大家有什么想說的嗎? |
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