旅行者號發射47年,發現了一個可怕現實:人類或許無法離開太陽系

星空承載夢想 2024-04-16 08:33:43
在閱讀此文前,麻煩您點擊一下“關注”,既方便您進行討論與分享,又給您帶來不一樣的參與感,深度長文,希望您能夠認真看完,感謝您的支持!

地球是一顆有生命存在的星球,在地球上生活著各種各樣的生物,有海洋生物、有陸地生物、有兩棲生物和微生物等等,人類是地球上最有智慧的生命,從人類誕生以後就開始不斷的研究和探索世界的奧秘,經過幾千年的科技發展,現在人類已經能夠走出地球探索宇宙,這說明人類科技發展的速度是非常快的,當人類走出地球看到宇宙之後,人類的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人類想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中是不是還存在外星生命?帶著這些疑問,人類走上了探索宇宙的道路,在這期間人類曾經向各大行星發射了無人探測器,其中最讓人矚目的就是旅行者1號探測器,在1977年9月5日,旅行者1號探測器在美國佛羅裏達的卡納維拉爾角基地發射升空。

自發射升空之後,旅行者1號探測器已經在宇宙中孤獨的飛行了46年的時間,距離地球已經有230億公裏了,已經成爲了人類迄今爲止飛行最遠的探測器,目前正在朝著太陽系外飛去,在發射旅行者1號探測器之前,科學家還在上面安裝了金唱片,這個金唱片是用銅制鍍金制作的,能夠保存幾十億年的時間,它的內容包括了55種人類語言和各種音樂,而且磁盤上面還有115幅影像,包括太陽系各行星的圖片、以及各種說明等,唱片還包括了時任聯合國秘書長庫爾特.瓦爾德海姆的問候:這是一份來自一個遙遠的小小世界的禮物,上面記載著我們的聲音、我們的科學、我們的影像、我們的音樂、我們的情感,我們正在努力生活過我們的時代,進入你們的時代。

唱片內還包括了一個90分鍾的音樂集錦,主要包括地球自然界的各種聲音和27首世界名曲,比如說中國的《流水》、莫紮特的《魔笛》、日本的尺八曲等等,除此之外,科學家還在唱片封套上做了一個高純度的鈾238,由于已知其衰變爲钚239的半衰期約爲41.7億年,這樣捕獲此唱片的外星生命即可據此推算出探測器的發射日期。在一切准備就緒之後,旅行者1號在萬衆矚目之下發射升空,在1979年3月,旅行者1號首次抵達距離木星只有34.9萬公裏的地方,拍攝到了木星的大紅斑,這個大紅斑是一個巨大的反氣旋風暴,位于木星赤道以南22度的位置,它呈現出深紅色和橙色的橢圓形,能夠容納下3個地球,它是逆時針旋轉的,每6個地球日旋轉一圈,它的風速能夠達到了每小時320公裏,是太陽系中最強烈的風暴之一。

在48小時的探測結束後,他順利借助木星的引力開始朝著土星的方向進發。看到這裏,相信很多人都會産生一個疑問,爲什麽旅行者1號探測器能夠借助木星的引力?這其實就是利用了引力彈弓效應,引力彈弓效應不需要燃料,只用通過大星球的引力,就能爲航天器加速。原理就像你在旋轉的同時,接住一個別人抛來的鏈球鐵鏈,你用力將鏈球在自己身邊旋轉了一圈,把鏈球再抛出去。鏈球的速度加快了,而你的速度變慢了。簡單來說,就是巨大天體(旋轉的人)的引力場(鐵鏈),捕獲了航天器(鐵球)。天體以損失自身的勢能和動能(天體的速度),來幫助航天器加速,滿足機械能守恒。在這個過程中,天體的速度是會慢下來的,但由于航天器與天體相比太輕了,幾乎可以忽略不計。

簡單來說就是航天器借助天體的引力場,將天體和航天器變成一個整體,整體較重的部分會將自己的動能傳遞給航天器,航天器獲得動能之後,又會逃離天體,而損失的動能對于天體來說可以忽略不計,不過這種方式也存在一個缺點,就是等待的時間很長,一顆星球只能夠加速一次,並且增加的速度也是有限的,比如說旅行者2號的引力加速,它通過土星的時候,出入的速度大約是每秒15千米,最高速度是每秒35千米,離開的速度是每秒20千米,總體來說速度增加了5千米每秒。不過引力加速效應還是能夠使飛船的飛行速度加快,在1980年11月,旅行者一號成功飛掠土星,首次探測到土星環的複雜結構。

土星擁有太陽系最明亮的光環,它是由數十億顆冰塊組成的,大小有幾微米到幾米,這些冰塊和塵埃能夠反射大量的太陽光,使得土星環無比的明亮,關于土星環的形成,科學家總結了以下兩種觀點,第一種觀點:在土星周圍有一顆表面被冰層覆蓋的衛星,但卻被土星的潮汐力撕碎從而形成了大量冰塊,這些冰塊圍繞土星運轉形成了土星環。第二種觀點是:土星強大的引力把靠近自己的彗星,塵埃,小行星鎖定在軌道上,隨著時間的推移,碎片之間相互碰撞,撕裂形成更小的碎片,從而形成了現在的土星環。旅行者1號探測器在觀測土星光環的同時,還發現了土衛六擁有濃厚的大氣層,這代表著這顆星球極有可能存在生命。探測完土星後,旅行者1號離開黃道,重新踏上了征途。

土衛六最早是由科學家克裏斯蒂安.惠更斯在1655年的時候發現的,1907年的時候,科學家何塞.科馬斯.索拉發現土衛六的圓面邊界存在著陰影,從而初步確定了這顆星球擁有一個大氣層,1944年,科學家傑拉德.柯伊伯利用光譜分析儀發現土衛六大氣層中的甲烷局部壓力達到了100毫巴,根據推測,土衛六的大氣層應該是很濃密的,至此之後,先驅者11號、旅行者1號、旅行者2號分別于1979年、1980年,1981年近距離飛掠土衛六,並且傳回了探測器的真是數據。1990年2月14日,旅行者1號已經飛到了距離地球60億公裏遠的地方,向荒涼的太陽系邊緣進發。這意味著他再也無法返回地球。爲了紀念這一偉大時刻, NASA命令他轉過身,對著遙遠的地球以及太陽系拍攝下這張壯麗的照片。地球在這張照片中也只不過是一個暗淡藍點。

在這張照片傳回到地球的時候,很多人看到照片之後內心久久不能平靜,在這張照片中,地球沒有我們想象的那麽大,而是成爲了一個僅有0.12像素的暗淡藍點,如果不是提前知道地球的位置,或許連科學家都找不到地球在哪?0.12像素大家能夠知道有多大嗎?相當于一張白紙上,用圓珠筆輕輕地點了一下,如果不仔細看,根本看不到這個藍點,就是這個暗淡的藍點,給了我們最原始的震撼,曾經著名的科學家卡爾薩根看到這張照片後不由的感歎道:再看看那個光點吧,那是此地,那是家園,那是我們,你所愛的每一個人,你所知的每一個人,你所聞的每一個人,曾經存在的每一個人,都在它上面度過了一生,我們的悲喜交加,千百個自以爲是的宗教、意識形態和經濟學說。

每一個獵人與強盜,每一個英雄與懦夫,每一個文明的締造者和毀滅者,每一個國王和農夫,每一對青春伴侶,每一對母親父親,憧憬的孩子,發明家和探險家,每一個品德崇高的教師,每一個貪汙腐敗的政客,每一超級明星,每一個最高領袖,人類曆史上的每一個聖人和罪人,都住在這裏——一粒懸浮在陽光中的微塵。沒有想到,我們引以爲傲的地球,在宇宙中竟然如此渺小,在拍攝完這張照片之後,旅行者1號就朝著太陽系外飛去,2013年9月,經過36年的漫長飛行,旅行者1號正式進入了寒冷寫黑暗的星際空間。2020年8月3日,旅行者1號已經飛行至距離地球約224億公裏遠的地方,但很遺憾,其配備的核動力電池只能持續到2025年,在這之後它將永遠與我們失去聯系。

這也就意味著旅行者1號永遠都不可能飛出太陽系,科學家通過計算得出,如果按照旅行者1號探測器的飛行速度,想要完全飛出太陽系至少需要上萬年的時間,對于人類來說,上萬年的時間實在是太漫長了。根據科學家的研究得出,太陽系的邊緣在奧爾特星雲,只有飛出了奧爾特星雲才算是完全飛出了太陽系,太陽系的範圍能夠根據太陽的引力、磁場、輻射等因素來劃分,目前公認最外圍的區域就是奧爾特星雲,奧爾特星雲是一種理論上的天體結構,由無數直徑不一樣的冰質小天體組成,這些天體大小從幾米到幾百公裏不等,形成了一個球形雲團,環繞整個太陽系,奧爾特星雲是長周期彗星、半人馬小行星和木星族彗星的來源地,其距離太陽非常遙遠,最近的地方在0.03到0.08光年的地方。最遠的地方在0.79光年外。

爲了更好的理解,我們能夠對比一下:地球到太陽的距離是1個天文單位,相當于1.5億公裏,而最外圍的冥王星平均距離太陽只有39個天文單位,大約是58億公裏,奧爾特星雲的最遠端,已接近太陽和最近的恒星比鄰星之間距離的四分之一,奧爾特星雲是由兩個部分組成的:外殼是包裹著整個星系的球,還有一個好似盤子的內部結構,後者也被稱爲希爾斯雲,因爲處在外層的天體會同時受到我們太陽和其它星系中的恒星影響,所以它們的軌道非常不穩定,有時候會受到擾動而朝太陽系內飛行,成爲彗星,由于奧爾特星雲距離我們非常遙遠,所以我們目前無法觀測到它的存在,只能夠通過對彗星的研究推測其性質,旅行者1號探測器是目前離太陽最遠的人造物。

但是還未抵達奧爾特星雲,畢竟旅行者1號探測器上面的電池快沒電了,旅行者1號使用了一種黑科技-三節核電池,最大輸出電力470瓦,准確來說,這是三個放射性同位素熱電發電機(RTG),每一個RTG裏面放有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。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就能産生0.57瓦能量,放射性同位素熱電發電機(RTG)將钚-238釋放出的能量轉化爲電能,但是熱電轉化並不變,轉化率不超過20%。钚-238半衰期周期爲87.7年,也就是說87.7年之後,RTG內的钚-238質量減少一半,按理說,只要同位素熱電發電機(RTG)質量足夠好,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號還可以繼續飛行。

不過同位素熱電發電機由于內部的材料老化,所以使得電池電量減少,壽命也大大縮短,再過幾年的時間,旅行者1號探測器就會完全和人類失去了聯系,然後一直漂流在太陽系中,如果按照現在人類的飛行速度,人類可能永遠都無法飛出太陽系,畢竟人類不可能大幅度提升自己的飛行速度,而且根據愛因斯坦的理論,任何有質量的物體它的飛行速度都不可能達到光速,更不可能超越光速,因爲一個物體的飛行速度達到光速,那麽它的質量就會變得無限大,在我們現有的物理學當中,不可能出現無限大的質量,所以人類的飛行器不可能達到光速,既然如此,那麽人類想要飛出太陽系就非常困難了。小編希望人類能夠大幅度的提升自己的飛行速度,對此,大家有什麽想說的嗎?

3 阅读:583

星空承載夢想

簡介:本人愛好天文,擅長寫科學領域的文章