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「图」进入未知世界系列之旅行者号:一次穿越星际空间的史诗般旅

2019-11-04 07:59:20作者:匿名阅读:2199

据国外媒体新地图集报道,从福岛到海洋最黑暗的角落,为极端环境建造的机器人和对发现的渴望不断激励人们去了解那些太危险而无法涉足的地方。那些被送入太空的机器人也许是最勇敢的例子。他们不断突破人类创造力的极限,扩展我们对宇宙的理解。

在这一系列文章中,新地图集简要分析了过去和现在的空间探测器。它的使命是通过引领我们进入未知领域来突破科学的界限。本周的主题是旅行者任务,这是人类有史以来最史诗般的天文探险。

对于希望访问太阳系行星的航天局来说,探测任务的最佳时间是木星、土星、天王星、海王星和冥王星的轨道形成紧密有序的排列。这种现象在四颗气态巨行星中非常罕见,平均每175年才出现一次。

20世纪70年代,在前总统理查德·尼克松的领导下,美国宇航局开启了太空探索的新篇章,该机构获得了一个独特的机会。这是自1800年以来的第一次。罕见的“行星会合”使美国宇航局飞船能够利用行星的重力弹弓效应加速,从而允许飞船访问土星、天王星、海王星和木星,燃烧过程中最小的推进剂。最终,预算不允许10亿美元的“行星大旅行”,而美国选择了更保守的五年任务来深入研究土星和木星。

然而,聪明而雄心勃勃的美国宇航局工程师尽了最大努力使飞船能走得更远。此外,他们选择了一条飞行路线,如果有必要的话,它将允许飞船继续向天王星和海王星移动,甚至向太阳系边缘移动。

1977年8月和9月发射的两个旅行者号探测器携带相同的科学有效载荷,并很快发回了第一张木星图像,给我们描绘了土星环、湍流红点和点缀着活火山的卫星的生动画面。然后又有一次密集的飞越,这次是由土星和它最大的卫星土卫六进行的。这是第一次真正观察土星及其壮观的环形系统。宇宙飞船确定了四颗新卫星,并揭示了一个几乎完全由氢和氦组成的大气层。

此时,旅行者1号和旅行者2号采取了不同的方法。旅行者1号近距离掠过土卫六,发现了笼罩在烟雾中的物体,然后继续向星际空间前进。与此同时,旅行者2号获得了绿灯,并继续进入天王星,在那里他拍摄了详细的照片,并洞察了天王星的卫星、磁场和光环。

海王星,旅行者2号的下一站,于1989年飞越了这颗行星,捕捉到一个寒冷黑暗世界的惊人图像,并发现冰冷的间歇泉从冰冻卫星特里顿的表面喷涌出物质。迄今为止,飞越海王星和天王星的旅行者2号仍然是人类对这些行星的唯一访问。

旅行者2号和旅行者1号的任务远远超出了美国宇航局的官方预期,但并没有超出他们背后的人们的希望和梦想。从现在开始,旅行者1号承担了一项新的任务,那就是观察太阳系以外的行星,研究太阳的影响范围。

然而,根据著名天文学家卡尔萨根的指示,将会拍摄到有史以来最具标志性的太空照片之一。当航海家1号驶出海王星轨道时,探测器回头给它所造访的行星拍照。这张照片中的地球出现在40亿英里外(64亿公里外),被称为“淡蓝色点”。

航海家任务后来更名为航海家星际任务(Voyager星际任务),这是太空探索历史上最长的新篇章,聚焦于日光层。中心太阳产生磁场,太阳风、质子和电子从我们的恒星向外流动,直到它们碰撞星际空间。

这个交汇点是日光层的边界,被称为日光层,在探路者探测器穿过这个区域之前,没有人知道它的确切位置。在这里,他们发现随着太阳的影响开始减弱,不同的条件开始起作用,太阳风从100万英里每小时(160万公里每小时)减缓到25万英里每小时(40万公里每小时)。

2012年8月,航海家1号发射35年后,它穿过日光层进入星际空间,成为完成这一壮举的第一个人造物体。通过这样做,它传达了星际宇宙射线中巨大尖峰和太阳射线中巨大倾角的读数,尽管磁场的变化可以忽略不计,这给科学家带来了一个弯曲的球体,并意味着太阳球体的顶部比我们想象的要复杂得多。

然后在2018年12月,旅行者2号加入了它在星际空间的同胞,距离地球大约110亿英里(180亿公里)。尽管旅行者2号后来可能会被证明对科学家更有成果,因为它的等离子体科学实验仍然有效。该仪器收集太阳风的数据,以推断其速度、密度、温度和压力。

这里,除了太阳的影响,航海家号探测器不能使用太阳能,而是使用辐射热发生器。它们在防止电子设备在星际空间的恶劣环境中冻结以及保持仪器正常工作方面发挥着至关重要的作用。

今年早些时候,美国宇航局开始关闭旅行者号探测器上各种仪器的加热工具,以量化剩余的燃料。辐射热发生器每年消耗4瓦的电能,目前以其原始输出的60%运行。按照这种速度,预计它们将在2025年左右完全停止工作,因此美国宇航局计划开展所有可能的星际科学。这将通过宇宙射线、等离子体、磁力计和低能带电粒子仪器来实现,这些仪器将继续收集有价值的数据。

然而,航海家号探测器的轨迹会在燃料耗尽很长一段时间后将它们推得越来越远。大约300年后,航海家1号预计将到达神秘的奥尔特云(Oort cloud),这是一种围绕太阳系的假想球体云,通常被认为是太阳系的边缘。同时,旅行者2号将在大约296,000年后到达天狼星,我们天空中最亮的恒星之一。

因此,尽管已经过去了42年,在某种程度上,旅行者的旅程才刚刚开始。

在下周的《进入未知世界》中,新地图集将继续引入罗塞塔探测器(Rosetta probe),这是历史上首次进入彗星轨道并在其表面着陆的任务。

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