為什麼說兩架旅行者號撞上任何東西的可能性幾乎為零,所以它們能一直飛?

特色養豬場


如果說上世紀50年代是蘇聯航空航天的高光期,那麼上世紀60年代到70年代就是美國航空航天的高光期


橫貫整個60年代的阿波羅計劃讓美國成為了迄今為止唯一一個讓自家宇航員到過月球並安全返回的國家,70年代旅行者一號和旅行者二號的升空讓美國成為了最瞭解太陽系外側行星的國家,雖然早在此前先驅者10號就穿過了太陽系小行星帶,但不少人還是想不明白兩艘旅行者號探測器是怎樣在太空“暢行無阻”的。

這個問題的答案可以追溯到太空中的物質密度上來


人類肉眼看見的“空”其實一點都不空,看似空蕩蕩的地球某處內其實滿滿都是分子原子,但是在太空中每立方厘米只有幾個原子,甚至在個別極端區域每四立方米範圍內只有一個氫原子,可謂是“臨界真空”了。

旅行者一號和二號作為首批利用大行星引力彈弓效應加速的飛船,在物質密度極低的太空中可以長期保持初速度而不減速,所以升空近半個世紀以來旅行者一號和二號的速度並沒有明顯下降,理論上它們可以一直以目前的速度飛行,直到被外星文明或者未來的人類文明亦或者其他天體捕獲。


在我們的太陽系內,形形色色的天體之間的距離是非常大的,地球和月球之間38萬公里的距離足以塞下太陽系所有行星,而“想象中”密集的小行星帶其實小行星間的距離也非常非常大,人類的探測器穿越小行星帶就像航母穿過太平洋一樣暢通無阻。

截至目前旅行者一號是距離地球最遠的探測器,從地球發出的無線電波以光速飛行20多小時才能追上旅行者一號


宇宙觀察記錄


旅行者號飛行了那麼多年,為什麼沒有碰到過小行星,是旅行者號被設定好自動規避這些小行星嗎?


其實並非如此,旅行者二號飛了這麼久,並沒有規避小行星這一措施。我們熟悉的太空其實是空蕩蕩的,並不是我們圖片上所看到,小行星在太空中飛來飛去,尤其是火星和木星之間的小行星帶,有時候圖片上看起來是密密麻麻的小行星,讓人誤以為這些小行星之間靠的那麼近,飛行器飛過還不得撞到粉身碎骨。

即使在小行星帶這片區域,也是空蕩蕩,50多萬顆小行星分佈在每個小行星之間相隔了分佈在距離地球2.1-3.6個天文單位之間,這樣平均下來,這裡的小行星分佈是非常稀疏,而旅行者號只不過才不到10米,所以說與小行星向撞的概率也非常小,所以說我們旅行者號也順利飛過了這個小行星帶,而穿過了小行星帶,就更加不可能與小行星張撞了。



旅行者號能順利的再太空飛行這麼久,這一點都不奇怪,因為茫茫的太空真的是空蕩蕩,不像我們日常所看到的圖片那樣,日常的圖片由於比例太小了,但又要顯示出來一些特徵。所以看到小行星帶的圖片的時候,可以看見密密麻麻的小行星,以為它們靠的很近,實則不然,它們都離的很遠。


科學日記


為什麼說兩架旅行者號撞上任何東西的可能性幾乎為零,所以它們能一直飛?

旅行者是二和一號先後於1977年8月20日和9月5日發射,目的都是太陽系外的虛空,但兩者在太陽系的路徑並不相同,二號遍歷了太陽系所有行星,而一號則在1980年11月12日在掠過土星後即離開了黃道面,直接飛向茫茫的宇宙!

但無論旅行二號還是一號,它們都經過太陽系的魔鬼地帶-小行星帶,這個在太陽系“地圖”中看起來密密麻麻布滿小行星的區域,相信吃瓜群眾都會有一個疑問,為什麼旅行者不會撞上這些小行星,難道有導航系統或者雷達在規避這些障礙物嗎?

旅行者系列攜帶的設備

旅行者NASA在六十年代提出的“行星之旅計劃”的替代方案,原型是水手號探測器,但因為新增加的設備已經大大超過原型,因此被賦予一個獨立的計劃“旅行者計劃”。

旅行者有幾項可以稱得上有史以來的裝備:

第一個則是超大拋物面通訊天線,直徑3.7米,這是所有航天器中通訊天線最大的,因為它需要在到達太陽系外圍時仍然需要和地球保持通訊聯繫。

另一個則是同位素核電池,旅行者1號的吊杆上安裝了三個放射性同位素發電機,總功率(有效功率)大約470W,使用的氧化鈈半衰期大約為87.7年,從旅行者出發到現在,功率已經大大下降,預計極限維持能到2025年。

旅行者系列的機載電腦則不值一提,因為它無法和現代任何PC相媲美,甚至遠不如同年發行的Inter 8086芯片,其實這讓大家可以瞭解,旅行者可能無法做出任何複雜的判斷動作,因為它只能滿足命令解碼、故障檢測和校正例程、天線指向例程和航天器測序例程。

沒有攜帶雷達,相機也僅作星光導航或者對天體成像,無法作為避開障礙物使用!簡單的說旅行者在設計之初根本就沒有考慮過避開小行星等天體,它從發射的那天起就是蒙著眼在飛行的,除了NASA測定它的位置後決定是否修正它的軌道,否則它就是一個十足的瞎子!

旅行者怎麼來定位?

雖說旅行者是個瞎子,但NASA顯然不是,總不能眼睜睜看著旅行者撞向某顆小行星,儘管在軌道設計的時候已經徹底避開了這些天體,但保不準旅行者在茫茫太空中偏離軌道,而這在太空中比較容易發生的,因為會有累計誤差,要理解這個問題,我們來簡單瞭解下旅行者的導航系統。

慣性導航是航天器常用的設備,因為它不需要與外界有任何聯繫即可感知自身的位置,這對於遠在深空執行任務的航天器來說尤其適用,但它有一個致命的誤差,即慣性導航系統時間越久,那麼它累計誤差就會越大,而深空航天器任務週期動輒數十年,所以這個慣性導航最終的誤差將會是非常恐怖的!

當然科學家不會傻到用慣性定位走全程,還有常用的行星定位和恆星定位,以及在登月時代興起的基於甚長基線測量的定位技術(VLBI)的三角差分單向測距,可能大家印象中的VLBI是用於拍攝黑洞照片的,但其實它基於三角差分的原理同樣可以用來對航天器定位。

但這也有一個致命的缺點,即可三角差分的底邊極限最大就是地球直徑,也就是不可能超過1.27萬千米,而實際上還達不到這個尺度,因為球面導致極限距離遮擋無法使用,因此這個這個距離連上萬千米都達不到,但距離比如到木星軌道附近時即達到6億千米,土星軌道大約是15億千米,很明顯這個頂角會很小,誤差也會越大,因此在土星軌道以外,這個方式將無法再提供高精度定位。

因此幾種定位方式並不是單獨使用,而是綜合各個定位,再對航天器位置坐一個準確的評估,避免單一定位帶來的設備誤差與累積誤差。因此當NASA發現旅行者真的偏離軌道,直直的撞向一顆小行星時,那麼NASA必定會發出指令讓旅行者啟動聯氨推進器避開小行星!

太空中天體的真正密度

從太陽系裡的小型天體分佈密度來看,確實小行星帶有大量的小行星需要去規避,但事實上從火星大概2.2億千米到木星7.8億千米,中間大約相隔5.6億千米,這是一個無比廣袤的空間。在被已經編號的120,437顆小行星天體中,98.5%的數量位於這裡,據天文學家估計小行星帶的小型天體數量超過50萬顆!

根據這個圓環計算下這些天體的平均距離將會超過1.5個地月距離以上,當旅行者通過地球和月球之間時想必大家應該是不會擔心它會撞上地球或者月球,因為這個距離實在是太大了!這還是小行星帶,如果柯伊伯帶,那麼由於柯伊伯帶遠在30天文單位以外,那空間將會指數級增加,如果旅行者還能撞上哪個柯伊伯帶天體,那真是活見鬼了!

但事實上有一個事實我們是無法迴避的,太空中高能粒子或者宇宙射線的轟擊,或者高速宇宙塵埃襲擊,這些都會影響航天器的正常工作,因此作為航天器的電子設備,必須在屏蔽上加固加固再加固,而且芯片都是抗輻射級別極高的,它的性能也大大低於同時代的民用芯片,但工作穩定可靠,在航天器上性能並不是最主要的,持續穩定的工作更重要!


星辰大海路上的種花家


回答這個問題並不難,旅行者一號二號之所以飛行了這麼久都沒有撞到什麼東西,原因就是宇宙中近乎於真空,裡面的物質密度極其小,想要在飛行過程中碰見哪怕是一顆小行星都很難,更別說撞擊到什麼東西了。


旅行者一號和二號在前期的飛行計劃中扮演者太陽系行星探測器的作用。在它們完成探測任務後,科學家利用行星的引力彈弓作用,把旅行者一號和二號向著太陽系外“甩”了出去。由於太陽系中行星的分佈密度實在是太低,所以旅行者在太陽系內航行猶如“無人之境”,唯一需要小心的就是柯伊伯小行星帶,這裡面小行星數量相對較多,密度較高,航天器在裡面具有一定的撞擊概率。但是這裡也僅僅是相對而言,如果我們去到柯伊伯帶親眼觀察 會發現其實這裡的小行星還是非常稀少的,想要撞擊到裡面的小行星,概率極小。




另外,除了太陽系行星密度低是一個主要原因外,旅行者一號二號個頭比較小也很重要。就像我們用電子去轟擊一個原子,那麼識別會和原子發生碰撞,很少能夠穿透過原子。但是我們用中微子去轟擊原子,卻發現中微子可以直接穿過原子。每時每刻,我們身體中都有數千萬億個中微子穿過,原子對於中微子就是透明的。為何會這樣呢?就是因為中微子個頭小,相對於原子就像不存在一樣。其實,我們的旅行者一號二號就像中微子一樣,太陽系就像原子一樣,旅行者一號二號可以隨遇穿越。

在穿越太陽系外後,宇宙中更是沒有什麼行星了,這時候旅行者一號二號更不會收到什麼阻擋了。距離我們最近的星系是比鄰星,就這都距離我們4.22光年。也就是說,太陽系方圓4.22光年內,幾乎沒有任何物質。所以,旅行者一二號可以隨意飛行。


科學探秘頻道


我認為並不能說撞擊率為零,只是撞擊機率比較小,科學家們能監測小行星來控制旅行者避開與它們相撞,利用行星的引力改變軌道從而達到速度夠快,並且在發射前科學家已經規定好了固定軌道路線,會一直飛往浩瀚宇宙。



科學家如何控制旅行號?

拿旅行者一號來說,1.放置了放射性同位素的溫差發動機,這種溫差發動機屬於無槽電機轉子,效應是兩種不同金屬構成的閉合路線,當溫度不均勻就會產生熱擴散,形成電場力對電子的作用,形成電能,從而保證了電能供應。2.且搭載了高增益天線(HighGainAntenna)它的輻射方向狹窄能量容易集中某些方向,簡單來說這條高增線能對準地球方向就可以接受信號。3。利用哈勃望遠鏡觀測天體,要知道哈勃望遠鏡可以觀測到距離地球134億光年的星系發出的微光,而觀察旅行者一號所飛行的軌道天體之間的變化是完全沒有問題的,從而可以避免他們碰撞。



旅行號如何利用行星的引力從而加速飛行?

光要靠飛行器燃料飛行更遠是很難的,就算進入太空擺脫了地球引力,最多就達到第二宇宙速度(11.2km/s),這種飛行速度對於星際飛行來說太慢,但是它可以利用行星的引力來改變運動方向從而可以節省燃料,拿美國“機遇”火星探測器來說,飛往火星並不是立刻飛往,要在地球和月球軌道上來回幾次,先在地球軌道加速一次,進入月球軌道再加速一次才進入飛往火星軌道,並不是直線飛行,所以旅行號利用行星引力不僅可以避免碰撞還可以加速飛行。



為什麼說他們能夠一直飛行?

還是要回到旅行者1.2號任務上,它是要探測火星、木星、土星、天王星和海王星為主要目的,但是完成任務的只有2號,1號探測時經過土衛六時受到引力影響,偏離了黃道面,實際已經結束了探測任務,只不過會延著太陽系邊緣飛行,前面說到旅行者一號搭載著同位素熱電機可以供它們工作到2025年左右,電池耗盡並不代表漂流在太空,它還會靠著慣性繼續往太陽系邊緣前進。


假設一下旅行號停下來的可能性:

1.在浩瀚宇宙中存在著某種神秘力量或者物質,阻礙旅行號停下來,可能是太陽系邊緣飛行星帶。


2.在未來里人類發明的太空技術能夠追上旅行號把它們收回。

3.在人類文明滅亡後的未來,旅行者被其他智慧生物發現,收取旅行號做研究,讓他們知道我們人類文明曾經做出了這件偉大的事。


所以說撞擊機率會很小很小,甚比大海撈針還要小,而且經過大大小小的行星都會受到引力場關係,使得不會受到碰撞,但凡真的撞上了,你覺得是什麼原因呢?


科樂公園


旅行者是二和一號先後於1977年8月20日和9月5日發射,目的都是太陽系外的虛空,但兩者在太陽系的路徑並不相同,二號遍歷了太陽系所有行星,而一號則在1980年11月12日在掠過土星後即離開了黃道面,直接飛向茫茫的宇宙!

但無論旅行二號還是一號,它們都經過太陽系的魔鬼地帶-小行星帶,這個在太陽系“地圖”中看起來密密麻麻布滿小行星的區域,相信吃瓜群眾都會有一個疑問,為什麼旅行者不會撞上這些小行星,難道有導航系統或者雷達在規避這些障礙物嗎?

旅行者系列攜帶的設備

旅行者NASA在六十年代提出的“行星之旅計劃”的替代方案,原型是水手號探測器,但因為新增加的設備已經大大超過原型,因此被賦予一個獨立的計劃“旅行者計劃”。

旅行者有幾項可以稱得上有史以來的裝備:

第一個則是超大拋物面通訊天線,直徑3.7米,這是所有航天器中通訊天線最大的,因為它需要在到達太陽系外圍時仍然需要和地球保持通訊聯繫。

另一個則是同位素核電池,旅行者1號的吊杆上安裝了三個放射性同位素發電機,總功率(有效功率)大約470W,使用的氧化鈈半衰期大約為87.7年,從旅行者出發到現在,功率已經大大下降,預計極限維持能到2025年。

旅行者系列的機載電腦則不值一提,因為它無法和現代任何PC相媲美,甚至遠不如同年發行的Inter 8086芯片,其實這讓大家可以瞭解,旅行者可能無法做出任何複雜的判斷動作,因為它只能滿足命令解碼、故障檢測和校正例程、天線指向例程和航天器測序例程。

沒有攜帶雷達,相機也僅作星光導航或者對天體成像,無法作為避開障礙物使用!簡單的說旅行者在設計之初根本就沒有考慮過避開小行星等天體,它從發射的那天起就是蒙著眼在飛行的,除了NASA測定它的位置後決定是否修正它的軌道,否則它就是一個十足的瞎子!

旅行者怎麼來定位?

雖說旅行者是個瞎子,但NASA顯然不是,總不能眼睜睜看著旅行者撞向某顆小行星,儘管在軌道設計的時候已經徹底避開了這些天體,但保不準旅行者在茫茫太空中偏離軌道,而這在太空中比較容易發生的,因為會有累計誤差,要理解這個問題,我們來簡單瞭解下旅行者的導航系統。

慣性導航是航天器常用的設備,因為它不需要與外界有任何聯繫即可感知自身的位置,這對於遠在深空執行任務的航天器來說尤其適用,但它有一個致命的誤差,即慣性導航系統時間越久,那麼它累積誤差就會越大,而深空航天器任務週期動輒數十年,所以這個慣性導航最終的誤差將會是非常恐怖的!

當然科學家不會傻到用慣性定位走全程,還有常用的行星定位和恆星定位,以及在登月時代興起的基於甚長基線測量的定位技術(VLBI)的三角差分單向測距,可能大家印象中的VLBI是用於拍攝黑洞照片的,但其實它基於三角差分的原理同樣可以用來對航天器定位。

但這也有一個致命的缺點,即可三角差分的底邊極限最大就是地球直徑,也就是不可能超過1.27萬千米,而實際上還達不到這個尺度,因為球面導致極限距離遮擋無法使用,因此這個這個距離連上萬千米都達不到,但距離比如到木星軌道附近時即達到6億千米,土星軌道大約是15億千米,很明顯這個頂角會很小,誤差也會越大,因此在土星軌道以外,這個方式將無法再提供高精度定位。

因此幾種定位方式並不是單獨使用,而是綜合各個定位,再對航天器位置坐一個準確的評估,避免單一定位帶來的設備誤差與累積誤差。因此當NASA發現旅行者真的偏離軌道,直直地撞向一顆小行星時,那麼NASA必定會發出指令讓旅行者啟動聯氨推進器避開小行星!

太空中天體的真正密度

從太陽系裡的小型天體分佈密度來看,確實小行星帶有大量的小行星需要去規避,但事實上從火星大概2.2億千米到木星7.8億千米,中間大約相隔5.6億千米,這是一個無比廣袤的空間。在被已經編號的120,437顆小行星天體中,98.5%的數量位於這裡,據天文學家估計小行星帶的小型天體數量超過50萬顆!

根據這個圓環計算下這些天體的平均距離將會超過1.5個地月距離以上,當旅行者通過地球和月球之間時想必大家應該是不會擔心它會撞上地球或者月球,因為這個距離實在是太大了!這還是小行星帶,如果柯伊伯帶,那麼由於柯伊伯帶遠在30天文單位以外,那空間將會指數級增加,如果旅行者還能撞上哪個柯伊伯帶天體,那真是活見鬼了!

但事實上有一個事實我們是無法迴避的,太空中高能粒子或者宇宙射線的轟擊,或者高速宇宙塵埃襲擊,這些都會影響航天器的正常工作,因此作為航天器的電子設備,必須在屏蔽上加固加固再加固,而且芯片都是抗輻射級別極高的,它的性能也大大低於同時代的民用芯片,但工作穩定可靠,在航天器上性能並不是最主要的,持續穩定的工作更重要!

——本回答為西安鼎昂數字貨幣智能量化全自動炒幣機器人(歷時收益,數據核對,實況直播)公司整理。


鼎昂全自動炒幣機器人


為什麼說兩架旅行者號撞上任何東西的可能性幾乎為零,所以它們能一直飛?

旅行者號代表著人類探索宇宙的輝煌成就,1977年,旅行者一號和二號由NASA先後發射升空,數據顯示到2019年11月,旅行者一號和二號與地球的距離分別為221億公里和188億公里,目前旅行者兄弟正以48,000公里/小時的速度向宇宙深處飛去。

雖然旅行者一號和二號是時間最長的一艘探測器,但是探測器內的電量總會有耗盡的一天,到時候我們就會和旅行者號失去聯繫,最終以恆定的速度飛往宇宙深處。

旅行者號作為人類探索宇宙飛行最遠的探測器,在長達半個世紀的飛行中旅行者號沒有和任何東西撞上。

這是為什麼呢?

首先宇宙中的天體與天體之間空間並不小,以太陽系內來說,動不動就是多少多少萬千米,就拿地球和月球之間的距離來說,地月距離38萬千米,38萬千米是什麼概念?它足以塞下太陽系內所有行星。

而“旅行者”號的體積僅僅只有幾立方米,所以相對被撞擊的可能性是很小的;其次旅行者號在發射的時候,科學家早就考慮到這個問題從而給它制定了飛行路線,還給旅行者裝上能夠接受和傳遞信號的裝置,可以讓人類在地球控制它們。

同時,科學家們還利用哈勃望遠鏡在地球上觀察旅行者號飛行軌道上的天體,這樣子就有效地避免了旅行者號和太空中的一些物體發生撞擊。

旅行者號動力是什麼?

實際上旅行者號之所以能夠一直飛行,首先得益於旅行者號上的發射性同位素溫差發動機,這種發動機能夠在存在溫差的條件下而保證供電;

其次旅行者在太空中不需要克服空氣阻力而做功,因為旅行者號是通過彈弓效應發射的,只要給個初始速度,飛船就會一直飛下去,如果旅行者號能源耗盡,人類也就接受不到它的信號了。


星球上的科學


旅行者系列探測器由美國宇航局所發射,目的是探測我們的太陽系。不過令人驚喜的是,任務非常的成功。因為有了旅行者號探測器,我們才能知道太陽系的8大行星乃至冥王星所處的柯伊柏天體帶。當然了這一部分區域對於整個太陽系來講,還是太小了,因為太陽系的引力直徑約為2光年,也就是說光需要走2年才能徹底的飛出太陽系!

旅行者1號發射於40年前,目前它已經飛出了太陽系的日球層頂,它的下一個目標就是半人馬阿爾法星系,當然,這是因為它的設備太久了,已經無法達到返航的目的,至此NASA決定將它拋棄,讓它在無盡的太空中遨遊。

而旅行者號探測器在飛行的途中為何沒有受到隕石和小行星的撞擊呢,很多人都說是操控。實際上這是錯誤的,因為即便是操控,僅僅延遲就得長達幾個小時。所以人類是無法實時控制探測器的。但是這就和小行星帶一樣,我們遠遠看去感覺小行星帶密密麻麻。但是當我們仔細靠近,你就會發現這些小行星都相隔十幾公里,因此即便我們飛入了小行星帶,也不用擔心撞擊到小行星的危險。而旅行者探測器同樣如此。

在太陽系的外側,由於這裡受到的引力最小,雖然小行星和隕石的速度仍然達到了每小時幾萬公里,而旅行者探測器的速度約為每小時7萬公里。但是它們依然無法相撞,原因在於引力。當然由於美國宇航局也沒有透露旅行者號探測器的設備,所以可以猜測,旅行者1號絕對擁有一種自動識別和偵測障礙物的系統,這個系統就是用來提前預防的。

當然另一種太空的原因,畢竟太空太大了,太廣了。尤其是到達太陽系的外側,這是一個巨大的空曠地帶,或許那裡真的什麼都沒有,有的僅僅是無盡的太空罷了!

我是宇宙V空間,一個科普天文愛好者!本文由宇宙V空間原創,轉載請註明出處!如果你對這篇文章有疑問,請在下方評論和留言!

宇宙V空間


在太空,沒有撞上東西,根據它本身的慣性,會一直走下去。


搞笑科日常


宇宙比你想的要空


分享到:


相關文章: