旅行者1號是幾十年前的產物了,為什麼不再用當代最新技術再發射一個呢?

用戶98047812536


人類對於宇宙的探索從未停止過,我們也向宇宙發射了許許多多的探測器。

旅行者1號就是其中之一,是由美國的NASA發射於1977年的,並在2012年飛出太陽的日球層,至今為止旅行者1號已經飛行了42年。

目前數據表明旅行者1號距離太陽大約220億km,速度為17km每秒,科學家預計旅行者1號將會在2025年失去所有的電量,然後飛向太空。

旅行者1號是人類歷史上最具有標誌性的探測飛行器,也是目前飛行最遠的一個飛行器。

其主要的任務是探測遠日行星木星和土星,以及它們的衛星,後來旅行者1號向太陽系外的區域探索,為人類探索更多未知的空間。以當時人類的科技水平來說,這無疑是世界上最先進的探測器,雖然已經是幾十年前的發明了,但還是在世界上最強的探測器,因為旅行者1號是人類歷史上最遠的探測器。

現在我們來回到問題,旅行者1號是70年代的產物,現在的先進技術無論怎樣都應該比旅行者1號強。

為什麼NASA沒有利用當前最新的技術再發射一個呢

對於很多國家或機構來說,技術肯定趕超70年代,而對於NASA來說肯定也是如此。

NASA之所以沒再像發射旅行者號那樣再發射探測太陽系外圍行星的探測器其實有很多方面因素的,簡單來說

  • 一是六七十年代的美蘇太空競爭已經結束,已經不需要競爭了;
  • 二是與資金有關,發射一個探測器是需要很大的一筆資金的;
  • 第三就是當初發射旅行者號的時機剛剛好,探測器可以藉助多顆行星進行加速,在此同時也實現了對多顆行星的探測。

星球上的科學


目前,美國宇航局(NASA)發射的旅行者1號仍然是飛得最遠的星際探測器,它現在與我們的距離達到了220億公里,即147天文單位,或者20光時。

42年過去了,宇航科技又有了長足的進步,為什麼人類現在不用最新的科技再發射一個新的星際探測器去探索宇宙呢?

旅行者1號的時代背景

雖然旅行者1號當年發射時,太空競賽已經結束了5年,但這次探測任務源自於上世紀60年代的行星之旅計劃,那時正值太空競賽的白熱化階段。當時,NASA希望能夠發射無人太空飛船一次性探測四大巨行星——木星、土星、天王星與海王星。因為在70年代,趕上了百年一遇的行星排列方式,太空飛船可以藉助行星的引力進行加速,以較少的燃料在較短時間內一次性飛越四大巨行星。

在此之前,已經有先驅者10號和11號先行探路,所以旅行者1號和2號的性能設計有了更進一步提高。旅行者1號在探測土星時,對土衛六進行了計劃外的探測,由於飛行軌跡受到土衛六引力的影響,無法進行後續的探測,只有旅行者2號完成了四大巨行星的探測。

此後,旅行者1號開始了星際探測任務。它還在不斷髮回數據,讓我們能夠進一步瞭解太陽系。旅行者1號仍會不斷髮現新的事物,因為它正在飛入未知領域,前往此前從未去過的地方。

旅行者1號之後的星際探測器

2006年,也就是在旅行者1號離開地球29年之後,NASA再次發射了一個能夠飛出太陽系的探測器——新地平線號。這艘無人太空飛船的首要任務是探測冥王星,它於2015年飛掠冥王星,完成探測任務。此後,新地平線號深入柯伊伯帶,開展新的探測任務。

不過,無論是先驅者號,或者旅行者號,還是新地平線號,都不是真正意義上的星際探測器。雖然它們都能飛出太陽系,但它們並沒有確切的目的地,而是像恆星那樣繞著銀河系中心旋轉。並且隨著電力的耗盡,這些探測器在未來數十年都會與地球失聯,那時它們還遠未飛出太陽系。

真正的星際探測器

上個世紀90年代初,人類首次發現了太陽系外的行星。自那之後,我們已經找到了4000多個地外世界。我們一直渴望對那些系外行星進行探測,以期發現外星生命。但由於距離十分遙遠,系外行星太小,目前地球上最強大的天文望遠鏡都無法對那些遙遠世界進行有效觀測。

唯一有效的方法是發射星際探測器,對系外行星開展直接探測。那麼,哪個目標才是最佳首選者呢?

在2016年,歐洲南天天文臺(ESO)的天文學家發現,在距離太陽最近的恆星比鄰星周圍就有一顆行星——比鄰星b,而且它可能還是一顆運行在宜居帶中的巖質行星,這意味著它有可能孕育出了生命。因此,比鄰星b將會是星際探測任務的首選目標。

目前,針對比鄰星b的星際探測計劃有兩個。一個是霍金作為發起人之一的“突破攝星計劃”,還有一個是NASA將在阿波羅11號登月100年(2069年)時啟動的星際探測任務。

星際探測任務的最大難點在於距離。雖然比鄰星是我們的近鄰,距離我們只有4.2光年,但這個距離對於我們來說仍然非常遙遠。如果以旅行者1號的速度(17公里/秒),飛抵比鄰星需要大約7.4萬年。因此,為了實現星際探測,需要接近亞光速的飛船。

根據設想,“突破攝星計劃”的超輕納米飛船的速度可以達到光速的20%,NASA的星際飛船的速度可以達到光速的10%。如果以這種速度飛向比鄰星b,仍然至少需要二三十年的時間。


火星一號


懂點天文知識再來提問吧!我來告訴你,要179年一次八大行星才能排列成一條直線,飛行器從行星旁飛過可以利用引力彈弓效應加速,從而節約燃料,達到第二宇宙速度飛離太陽系!


睿睿的爸爸4


好問題,我來答


大家好,我是首席太空官!我相信,大多天文愛好者,都會有這個迷惑,為什麼幾十年前的旅行者一號二號可以達到的水平和探索的空間為什麼現代不可以呢?

  1. 背景: OK,我們瞭解一下當時的背景,但是正處於美蘇爭霸,美國跟蘇聯都希望在天空領域獲得更高的成就。雙方都在舉全國之力,搞航空!
  2. 技術: 那麼當時的技術水平呢?首先可以肯定在當時美國的技術水平是領先世界,但肯定不如現在的。那麼當時為什麼要發射旅行者一號呢?
  3. 時機: 70年代末,美國NASA的天文學家發現了一個千載難逢的機會,即1977年,科學家觀測發現了176年一遇的行星幾何排列:木星、土星、天王星和海王星都將運行至助推的理想地點,形成了一個隊列。這時,可以運用引力彈弓效應,只需要少量燃料作為航道修正,其餘時間段都能借助各個行星的引力進行加速。機會難得,要知道,類似的隊列將要到22世紀中期才會再次出現。這樣旅行者號就可以藉助行星的引力彈弓加速到足以擺脫太陽引力的第三宇宙速度,用最快的方式飛出太陽系!所以,對於當時旅行者就是一個傳奇的故事!
  4. 類似探測器: 難道就沒有類似旅行者1.2號的探測器了嗎?有的!因為旅行者號任務比較久遠,比較廣為人知,其中2006年NASA就發射了一顆探測器前往冥王星,沒錯,他就是新視野號探測器。它藉助火星的引力彈弓,飛往冥王星,途中順路探測了木星,2015年7月14日,協調世界時11時49分,新地平線號探測器飛躍冥王星,最近距離13695公里,速度每秒13.78公里;協調世界時12時00分,飛越冥衛一,最近距離29473公里,每秒13.87公里。並測得冥王星直徑約2370千米,卡戎直徑約1208千米。
  5. 後續一一2019年1月1日,新視野號探測器到達小行星Ultima Thule(意為“天涯海角”),這顆小行星距離冥王星16億公里,Ultima Thule正式名稱為2014 MU69。現在新視野完成NASA安排的所有任務,像旅行者號一樣向太陽系邊緣飛去,將於2029年飛出太陽系!它是目前已有的速度最快的飛行器,搭載的科學儀器也比旅行者號更加先進,讓我們期待它有更好的表現吧!

感謝觀看,如果不好請指正點評,我是 瞭解最新航天資訊以及很多天文科普請關注我!謝謝大家支持!!

火星的孩子


旅行者1號是幾十年前的產物了,為什麼不再用當代最新技術再發射一個呢?

旅行者的各項數據假如放到現在的話,隨便找個老人機的性能都可以秒殺它,當然指得是它的通訊速度和芯片計算能力,比如各項探測設備是手機所不具備的,但無論如何,現代電子設備的發展迭代非常迅速,1977年的產物,無論如何都是古董級別了,為什麼就沒有人想過發射一個新的和旅行者任務類似的探測器呢?

旅行者探測器的裝備與性能

旅行者一號是NASA在1977年9月5日發射的探測器,總質量825.5千克,它是有史以來飛得最遠的探測器,到現在為止距離地球約148天文單位,二號則距離稍近一些,但也有122天文單位,是距離地球第二遠的人造物體了。

旅行者系列是NASA的噴氣推進實驗室所製造,使用的是三軸穩定陀螺儀,推進器的燃料是連氨,總共設備大約有如下:

通訊天線:直徑3.7米的拋物面天線(應該是當時所有探測器天線中最大口徑的),通訊頻率則是2.3和8.4GHz(下行),上行是2.1GHZ,別看這個頻段帶寬很大,但現在路途遙遠,通訊速度連1Kbyte都無法保證

磁帶記錄器存儲空間:64千字節即64KB,大約是1M的1/20多點,我們人手數個的U盤大約是8-16G,1G=1024M。

電池是三個氧化鈈同位素核電池,提供大約470W電力,但到現在為止由於半衰期的原因,產生的電力已經難以維持,據NASA工程師估計,極限能維持到2025年!

旅行者機載電腦:也許還不能稱之為電腦,只能叫做機載數據處理系統,單片機8086的芯片比它性能好不要太多。

以上是我們比較熟悉的幾個設備的性能,其它的比如相機系統也非常古老,和海盜號探測器類似,但它們留下的行星標準照曾經是一代人的記憶,當然現在的土星和木星照就豐富多彩了,因為卡西尼(土星)和朱諾(木星)以前所未有的分辨率拍攝了難以計數的兩顆行星照片,只要你願意,你可以去NASA的網站上下到硬盤塞不下為止!

為什麼不製造一個更先進的探測器?

其實已經造了,而且已經於2006年1月29日出發,直接在地球軌道上即達到了太陽系逃逸速度,經過在2007年2月28日木星的引力彈弓加速,在2015年7月14日飛掠了冥王星,近距離得到了冥王星的大量資料。在2019年1月1日飛掠了小行星486958,也就是大家俗稱的天涯海角!

當前新視野號並沒有探測新的目標,因為所獲取的資料大約需要18個月才能完全傳輸回地球,因為新視野號是直達冥王星的“快車”,而且新視野號搭載的聯氨燃料有限,對於距離這個軌道比較遠的天體難以探測,因此在飛掠探測小行星486958後暫時還沒有新的天體探測任務。

但新視野號的的壽命將會延續到2038年,到那時探測器的信號可能再難以獲取,它的後續任務是觀測太陽風的極限範圍,相信新視野號的觀測會比旅行者號更精確!新視野號正朝著人馬座方向前進,這個方向是最終的目的地是銀心!

類似旅行者號對於太陽系外的探測,也許新視野號會是絕唱了,未來更多可能是對於柯伊伯帶的觀測,但這有一個比較嚴重的問題,因為無論是冥王星還是類冥天體,它們的質量都不夠大,因此遠道而來的探測器速度太高,難以被這些天體捕獲進入軌道,因此需要大量的燃料來減速才能成為環繞探測器,新視野號選擇飛掠就是這個原因!

另一個因素是對於100天文單位外,探測器的成本高(新視野號5.5億美元),收益低,因為此處的太陽系範圍極大,可探測目標軌道連續設計非常困難,一旦改變需要大量的燃料來更改軌道,而且週期極長,比如冥王星探測,新視野號從出發到到達冥王星沒有任何耽擱,但也橫跨9.5年,而這是不計成本的直接加速到達冥王星,如果經過多顆行星的引力彈弓軌道,那麼很抱歉,超過15年完全有可能。

最後一個因素是未來的探測會放在木衛和土衛上,以及彗星類天體,這些目標成本相對較低,而且對於太陽系最有可能存在生命的木衛和土衛上科學家興趣極大,因此我們可以確信未來的熱門探測地是這些天體,各位無需再考慮太陽系外,在推進速度提升之前大談探測毫無意義!


星辰大海路上的種花家


旅行者系列探測器任務不論是從科研角度還是社會角度來看都是極其成功的,因為它第一次傳回了太陽系外側行星的圖像同時也點燃了社會各界對太空探索任務的激情


但是很少有人知道旅行者系列探測器任務其實是“倉促上馬”的,甚至可以說它完完全全就是一個巧合。因為上個世紀初人類的太空探索完全是以金星火星月球等“鄰居星球”為目標的,畢竟當時的探測器機動能力很差且沒有太陽能電池板來提供能源,想探測木星土星等遠距離行星時總是力不從心。

1961年加州大學洛杉磯分校的研究生邁克爾.米諾維奇用當時的IBM7090計算機研究三體問題時發現“如果速度和方向合適,那麼一艘飛船完全可以在無動力情況下竊取其他天體的軌道速度從而實現自身的加速減速與變軌”,而具體的操作過程就是現在我們所說的“引力彈弓”


1965年NASA實習生弗蘭德羅計算出了木星土星天王星海王星四顆遠距離行星的軌道在1976到1977年會發生176年一遇的交叉現象,NASA意識到這樣的交叉和之前的引力彈弓結合在一起將是一次探測太陽系外行星的絕妙機會。


基於以上原因旅行者系列探測器任務才被馬上確定下來

1977年兩架旅行者探測器正式升空前往太陽系外側行星,但直到今天距離最遠的旅行者一號也才飛了20光時,這個距離和太陽系一光年的半徑相比簡直微不足道。


旅行者系列探測器發射之後人類又發射了卡西尼號和新視野號等行星探測器,這現在探測器同樣為人類傳回了大量高清圖片,所以說目前再發射類似旅行者號這樣的探測器以及沒有什麼意義了,著陸器才是未來太陽系行星探索的主流。

因此在技術進步極大的今天人類並不會再發射類似旅行者號一樣的探測器


宇宙觀察記錄


因為最重要的原因:成本和收益比。。。另外還要考慮引力彈弓問題,如果不借助火星和木星引力,人類根本無法讓探測器直接達到第三宇宙速度16.7千米每秒。而火星和木星的位置達到剛剛好需要幾十年才有一次。


糞海癲蛆


要說技術,卡西尼號土星探測器,朱諾號木星探測器,新視野號冥王星探測器,還有各種火星探測器也都沒停啊。

但是像當年那樣一個探測器看全四大外行星的機會目前沒有。


上兵伐謀56


技術不老了,及時現在的技術也逃脫不了距離帶來的一系列問題,距離遠了,信號傳輸是一個不可逾越的鴻溝,除非科技能解決這個問題,要不發射的探測器探測到東西了也傳輸不回來,一切等於零


Mier明


因為當年的行星處於的位置,可以讓飛行器利用引力彈弓,用很少的燃料飛行很遠的距離。


分享到:


相關文章: