旅行者号发射47年,发现了一个可怕现实:人类或许无法离开太阳系

星空承载梦想 2024-04-16 08:33:43
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地球是一颗有生命存在的星球,在地球上生活着各种各样的生物,有海洋生物、有陆地生物、有两栖生物和微生物等等,人类是地球上最有智慧的生命,从人类诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,经过几千年的科技发展,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度是非常快的,当人类走出地球看到宇宙之后,人类的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人类想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中是不是还存在外星生命?带着这些疑问,人类走上了探索宇宙的道路,在这期间人类曾经向各大行星发射了无人探测器,其中最让人瞩目的就是旅行者1号探测器,在1977年9月5日,旅行者1号探测器在美国佛罗里达的卡纳维拉尔角基地发射升空。

自发射升空之后,旅行者1号探测器已经在宇宙中孤独的飞行了46年的时间,距离地球已经有230亿公里了,已经成为了人类迄今为止飞行最远的探测器,目前正在朝着太阳系外飞去,在发射旅行者1号探测器之前,科学家还在上面安装了金唱片,这个金唱片是用铜制镀金制作的,能够保存几十亿年的时间,它的内容包括了55种人类语言和各种音乐,而且磁盘上面还有115幅影像,包括太阳系各行星的图片、以及各种说明等,唱片还包括了时任联合国秘书长库尔特.瓦尔德海姆的问候:这是一份来自一个遥远的小小世界的礼物,上面记载着我们的声音、我们的科学、我们的影像、我们的音乐、我们的情感,我们正在努力生活过我们的时代,进入你们的时代。

唱片内还包括了一个90分钟的音乐集锦,主要包括地球自然界的各种声音和27首世界名曲,比如说中国的《流水》、莫扎特的《魔笛》、日本的尺八曲等等,除此之外,科学家还在唱片封套上做了一个高纯度的铀238,由于已知其衰变为钚239的半衰期约为41.7亿年,这样捕获此唱片的外星生命即可据此推算出探测器的发射日期。在一切准备就绪之后,旅行者1号在万众瞩目之下发射升空,在1979年3月,旅行者1号首次抵达距离木星只有34.9万公里的地方,拍摄到了木星的大红斑,这个大红斑是一个巨大的反气旋风暴,位于木星赤道以南22度的位置,它呈现出深红色和橙色的椭圆形,能够容纳下3个地球,它是逆时针旋转的,每6个地球日旋转一圈,它的风速能够达到了每小时320公里,是太阳系中最强烈的风暴之一。

在48小时的探测结束后,他顺利借助木星的引力开始朝着土星的方向进发。看到这里,相信很多人都会产生一个疑问,为什么旅行者1号探测器能够借助木星的引力?这其实就是利用了引力弹弓效应,引力弹弓效应不需要燃料,只用通过大星球的引力,就能为航天器加速。原理就像你在旋转的同时,接住一个别人抛来的链球铁链,你用力将链球在自己身边旋转了一圈,把链球再抛出去。链球的速度加快了,而你的速度变慢了。简单来说,就是巨大天体(旋转的人)的引力场(铁链),捕获了航天器(铁球)。天体以损失自身的势能和动能(天体的速度),来帮助航天器加速,满足机械能守恒。在这个过程中,天体的速度是会慢下来的,但由于航天器与天体相比太轻了,几乎可以忽略不计。

简单来说就是航天器借助天体的引力场,将天体和航天器变成一个整体,整体较重的部分会将自己的动能传递给航天器,航天器获得动能之后,又会逃离天体,而损失的动能对于天体来说可以忽略不计,不过这种方式也存在一个缺点,就是等待的时间很长,一颗星球只能够加速一次,并且增加的速度也是有限的,比如说旅行者2号的引力加速,它通过土星的时候,出入的速度大约是每秒15千米,最高速度是每秒35千米,离开的速度是每秒20千米,总体来说速度增加了5千米每秒。不过引力加速效应还是能够使飞船的飞行速度加快,在1980年11月,旅行者一号成功飞掠土星,首次探测到土星环的复杂结构。

土星拥有太阳系最明亮的光环,它是由数十亿颗冰块组成的,大小有几微米到几米,这些冰块和尘埃能够反射大量的太阳光,使得土星环无比的明亮,关于土星环的形成,科学家总结了以下两种观点,第一种观点:在土星周围有一颗表面被冰层覆盖的卫星,但却被土星的潮汐力撕碎从而形成了大量冰块,这些冰块围绕土星运转形成了土星环。第二种观点是:土星强大的引力把靠近自己的彗星,尘埃,小行星锁定在轨道上,随着时间的推移,碎片之间相互碰撞,撕裂形成更小的碎片,从而形成了现在的土星环。旅行者1号探测器在观测土星光环的同时,还发现了土卫六拥有浓厚的大气层,这代表着这颗星球极有可能存在生命。探测完土星后,旅行者1号离开黄道,重新踏上了征途。

土卫六最早是由科学家克里斯蒂安.惠更斯在1655年的时候发现的,1907年的时候,科学家何塞.科马斯.索拉发现土卫六的圆面边界存在着阴影,从而初步确定了这颗星球拥有一个大气层,1944年,科学家杰拉德.柯伊伯利用光谱分析仪发现土卫六大气层中的甲烷局部压力达到了100毫巴,根据推测,土卫六的大气层应该是很浓密的,至此之后,先驱者11号、旅行者1号、旅行者2号分别于1979年、1980年,1981年近距离飞掠土卫六,并且传回了探测器的真是数据。1990年2月14日,旅行者1号已经飞到了距离地球60亿公里远的地方,向荒凉的太阳系边缘进发。这意味着他再也无法返回地球。为了纪念这一伟大时刻, NASA命令他转过身,对着遥远的地球以及太阳系拍摄下这张壮丽的照片。地球在这张照片中也只不过是一个暗淡蓝点。

在这张照片传回到地球的时候,很多人看到照片之后内心久久不能平静,在这张照片中,地球没有我们想象的那么大,而是成为了一个仅有0.12像素的暗淡蓝点,如果不是提前知道地球的位置,或许连科学家都找不到地球在哪?0.12像素大家能够知道有多大吗?相当于一张白纸上,用圆珠笔轻轻地点了一下,如果不仔细看,根本看不到这个蓝点,就是这个暗淡的蓝点,给了我们最原始的震撼,曾经著名的科学家卡尔萨根看到这张照片后不由的感叹道:再看看那个光点吧,那是此地,那是家园,那是我们,你所爱的每一个人,你所知的每一个人,你所闻的每一个人,曾经存在的每一个人,都在它上面度过了一生,我们的悲喜交加,千百个自以为是的宗教、意识形态和经济学说。

每一个猎人与强盗,每一个英雄与懦夫,每一个文明的缔造者和毁灭者,每一个国王和农夫,每一对青春伴侣,每一对母亲父亲,憧憬的孩子,发明家和探险家,每一个品德崇高的教师,每一个贪污腐败的政客,每一超级明星,每一个最高领袖,人类历史上的每一个圣人和罪人,都住在这里——一粒悬浮在阳光中的微尘。没有想到,我们引以为傲的地球,在宇宙中竟然如此渺小,在拍摄完这张照片之后,旅行者1号就朝着太阳系外飞去,2013年9月,经过36年的漫长飞行,旅行者1号正式进入了寒冷写黑暗的星际空间。2020年8月3日,旅行者1号已经飞行至距离地球约224亿公里远的地方,但很遗憾,其配备的核动力电池只能持续到2025年,在这之后它将永远与我们失去联系。

这也就意味着旅行者1号永远都不可能飞出太阳系,科学家通过计算得出,如果按照旅行者1号探测器的飞行速度,想要完全飞出太阳系至少需要上万年的时间,对于人类来说,上万年的时间实在是太漫长了。根据科学家的研究得出,太阳系的边缘在奥尔特星云,只有飞出了奥尔特星云才算是完全飞出了太阳系,太阳系的范围能够根据太阳的引力、磁场、辐射等因素来划分,目前公认最外围的区域就是奥尔特星云,奥尔特星云是一种理论上的天体结构,由无数直径不一样的冰质小天体组成,这些天体大小从几米到几百公里不等,形成了一个球形云团,环绕整个太阳系,奥尔特星云是长周期彗星、半人马小行星和木星族彗星的来源地,其距离太阳非常遥远,最近的地方在0.03到0.08光年的地方。最远的地方在0.79光年外。

为了更好的理解,我们能够对比一下:地球到太阳的距离是1个天文单位,相当于1.5亿公里,而最外围的冥王星平均距离太阳只有39个天文单位,大约是58亿公里,奥尔特星云的最远端,已接近太阳和最近的恒星比邻星之间距离的四分之一,奥尔特星云是由两个部分组成的:外壳是包裹着整个星系的球,还有一个好似盘子的内部结构,后者也被称为希尔斯云,因为处在外层的天体会同时受到我们太阳和其它星系中的恒星影响,所以它们的轨道非常不稳定,有时候会受到扰动而朝太阳系内飞行,成为彗星,由于奥尔特星云距离我们非常遥远,所以我们目前无法观测到它的存在,只能够通过对彗星的研究推测其性质,旅行者1号探测器是目前离太阳最远的人造物。

但是还未抵达奥尔特星云,毕竟旅行者1号探测器上面的电池快没电了,旅行者1号使用了一种黑科技-三节核电池,最大输出电力470瓦,准确来说,这是三个放射性同位素热电发电机(RTG),每一个RTG里面放有24个压制而成的钚-238球,这可不是一般的金属球,而是一种非常强大的放射性物质。钚-238(Pu-238) 看起来就像是一块红色的木炭一样,通过放射α、β等粒子而不断地释放能量,1克钚-238就能产生0.57瓦能量,放射性同位素热电发电机(RTG)将钚-238释放出的能量转化为电能,但是热电转化并不变,转化率不超过20%。钚-238半衰期周期为87.7年,也就是说87.7年之后,RTG内的钚-238质量减少一半,按理说,只要同位素热电发电机(RTG)质量足够好,可以用到87.7年,即2064年,电力减少到230瓦,230瓦电力旅行者1号还可以继续飞行。

不过同位素热电发电机由于内部的材料老化,所以使得电池电量减少,寿命也大大缩短,再过几年的时间,旅行者1号探测器就会完全和人类失去了联系,然后一直漂流在太阳系中,如果按照现在人类的飞行速度,人类可能永远都无法飞出太阳系,毕竟人类不可能大幅度提升自己的飞行速度,而且根据爱因斯坦的理论,任何有质量的物体它的飞行速度都不可能达到光速,更不可能超越光速,因为一个物体的飞行速度达到光速,那么它的质量就会变得无限大,在我们现有的物理学当中,不可能出现无限大的质量,所以人类的飞行器不可能达到光速,既然如此,那么人类想要飞出太阳系就非常困难了。小编希望人类能够大幅度的提升自己的飞行速度,对此,大家有什么想说的吗?

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