旅行者1号距离地球243亿公里,为什么还能跟地球保持联系?

星空承载梦想 2024-09-04 09:25:09
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现代科学认为,我们的太阳系诞生于46亿年前,当时太阳系一片混乱,太阳系的形成始于一个旋转的气体和尘埃云团,称为太阳星云,由于引力作用,太阳星云逐渐形成了太阳和行星,这一过程大约持续了5000万年的时间,太阳系的演化经历了三个阶段:形成、巨轮期和稳定期,在形成阶段、太阳系中的天体逐渐形成,其中包括行星、卫星、彗星和小行星等,在巨轮期,太阳系中的天体经历了一段漫长的撞击和重组的过程,行星和卫星的轨道也慢慢稳定下来,最后在稳定期,太阳系中的天体继续按照稳定的轨道运行,一直到现在。根据科学家的研究我们能够知道,在太阳系中,太阳的质量占到了太阳系总质量的百分之99.86,剩下的八大行星和其它物质占到了太阳系总质量的百分之0.14,从占比上我们就能够看出太阳的质量非常大。

在太阳系的八大行星当中,地球是唯一一颗诞生了生命的星球,人类作为地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,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还是很快的,为了探索宇宙的奥秘,科学家们发射了很多先进的探测器,比如说旅行者1号和2号,先驱者10号和11号,嫦娥二号等等,这些探测器给人类探索宇宙起到了非常重要的作用,尤其是旅行者1号和2号探测器,在20世纪70年代的时候,当时美国和苏联正在冷战,两国在太空探索领域展开了激烈的竞争,美国为了展示其科技实力和在太空探索方面的领先地位,积极推动了一系列太空探测的任务。而旅行者1号就是其中之一,在1977年的时候,太阳系中的行星出现了特殊的排列情况,这种排列使得探测器能够借助行星的引力加速。

以较少的燃料消耗和更短的时间访问多个行星,这为旅行者1号等探测器提供了一个绝佳的发射窗口,能够更高效地完成对木星、土星等行星的探测任务。当时,美国在航天技术、电子技术、材料科学等方面取得了长足进步,具备了研制和发射像旅行者1号这样复杂且先进的深空探测器的能力。例如,探测器上搭载了先进的科学仪器和通讯设备,能够对天体进行观测、测量和数据传输,这些技术的发展为旅行者1号的成功发射和运行提供了坚实保障。在一切准备就绪之后,旅行者1号探测器成功发射升空,在1979年3月的时候,旅行者1号抵达木星附近,距离木星中心大约34.9万公里,在此期间,它对木星的大气层、磁场、卫星等进行了详细观测,拍摄了大量的照片,发现了木星的一些新的特征,比如说木星环以及木卫一的火山活动等。

木卫一是太阳系的第四大卫星,也被认为是太阳系中地质活动最剧烈的岩质星体,火山活动频率高达地球的30倍以上。而且上面的火山高度很高,或很可能我比我们地球上的珠穆朗玛峰还高,只是还目前还没有探测器认真测量它们的高度。探测器拍摄发现木卫一的表面大部分都是鲜亮的黄色,很像我们看到的硫磺的颜色,天文学家认为那是来自硫和熔化的硅酸盐岩石,所以木卫一上有着丰富的硫矿,火山口附近会有很大的臭味,由于其内部物质经常随着火山喷发来到星球的表面,所以天文学家认为木卫一表面重元素矿藏丰富,比如黄金就很多,其黄金等贵重元素的地表蕴藏量也远超地球表面。在探索了木星之后,旅行者1号继续向前飞行,在1980年11月的时候,旅行者1号探测器靠近土星,研究了巨大的土卫六以及大气层,还在土星环中发现了其它复杂的结构。

土卫六是人类发现的最早的地外星球之一,早在1655年的时候,土卫六就已经被发现了,虽然随后在土星的周围,也是陆续发现了很多新的卫星,不过土卫六一直到今天依然是所有已知土星卫星中体积最大的,根据科学家对土卫六的研究发现,土卫六上面存在很多和地球差不多的天气现象,而且因为土卫六上面含有高浓度的甲烷,这也让很多科学家相信土卫六上面存在生命的迹象,在探测完土星之后,旅行者1号探测器朝着太阳系边缘飞行,在2012年8月25日,美国宇航局宣布旅行者1号正式离开太阳系的保护层日光层,进入星际空间,它是人类历史上第一个飞出太阳系的人造飞行器,太阳的日光层是太阳周围的一个巨大的区域,由太阳风和来自星际空间的物质相互作用形成。太阳不断向外喷发高速带电粒子流,即太阳风。

太阳风以每秒数百公里的速度向太阳系外围扩散,当太阳风和星际介质中的中性原子、尘埃等物质相遇时,由于相互作用,太阳风的速度慢慢降低,压力增大,形成了一个类似气泡的结构,这就是日光层,日光层的范围非常广阔,旅行者1号在距离太阳约180亿公里处穿越了日光层边界,正式进入了星际空间,虽然说旅行者1号现在还无法真正的飞出太阳系,但是它已经给人类传回了很多珍贵的信息,这些信息对于人类了解太阳系来说非常重要,目前它还在以每秒17公里的速度远离地球,等到2026年的时候,旅行者1号和地球的距离就会扩大到一光天,也就是说从地球发出的指令,需要以光速飞行24小时才能够被旅行者1号接收到,这一来一回就是48小时。作为对比,月球探测器只需要两秒钟左右的时间就能够和地球通信。

火星车平均15分钟就能够和地球通信,因此旅行者1号和地球之间的通信难度是非常大的。当时美国科学家为了能够确保地球能够接收到旅行者1号的信息,专门在旅行者1号上面设置了一个直径3.7米的定向天线,并且保证它始终对准地球方向,而这种信号的功率只有20瓦,放在地球上最多只能够点亮一盏灯泡。想要让它跨越几百亿公里,就必须在频段上选择一个几乎没有任何干扰的位置,地球方面也要设置很多巨型射电望远镜,去接收和放大旅行者1号的电磁波。除此之外,旅行者1号探测器选用了特殊的频段,比如说深空网络站发射的信号是2.1GHz,而旅行者1号发射到地球的信号选用的则是2.3GHz或8.4GHz,这些频段干扰极少,能够最大程度保障信道的畅通无阻,确保信号在宇宙空间中能够稳定的传输。

美国建立了深空测控网络,包含三个深空通信设施,分别位于美国、西班牙和澳大利亚,是以120度的间距围绕地球,这样的布局确保了在地球自转的过程中,始终有一座通信设施是朝着旅行者1号的方向,从而不会错失旅行者1号的信号,而且旅行者1号使用了核电池,能够超长续航,这种和电池的能源来自于放射性同位素衰变,过程中释放能量,然后通过装置把释放的能量转化为电能,供飞船使用,主要包括以下几个部分:放射性同位素:旅行者1号使用的是钚-238,半衰期为87.7年。这意味着每经过87.7年,钚-238的量会减少一半。钚-238在衰变过程中会释放出阿尔法粒子,当粒子运动受阻时会迅速将动能转化成热能释放出来,每克钚-238在衰变过程中会自发产生0.568瓦特的热量。

热电转化装置:核电池外壳是硅热电偶,能将钚-238辐射能量转换成电力。1977年9月5日旅行者1号发射当天,核电池能提供470瓦电力。不过这么多年过去了,旅行者1号探测器电池经过磨损、老化、各种辐射等原因,使得它的寿命即将终结,根据科学家的研究得出,预计在2025年的时候,旅行者1号将会彻底和人类失去联系,而且随着距离不断的增加,信号传输的难度也会变得越来越大,即使旅行者1号还有微弱的电力能够发送信号,传回地球的信号也会极其微弱,甚至难以被地球的接收设备检测到,旅行者1号的寿命即将走到尽头,但是它对人类作出的贡献,是无法磨灭的,旅行者1号的探索精神,代表着人类用于突破自身局限,探索未知的决心和勇气,它的飞行是人类探索宇宙的重要标志。

激励着后来的人们不断追求科学进步和对宇宙奥秘的揭示,体现了人类对知识的不懈追求和对未来的憧憬。特别是那张暗淡蓝点的照片,让人类对宇宙有了敬畏之心,在1990年的时候,旅行者1号已经飞到了距离地球60亿公里的地方,在它有生之年,不会在遇到任何一个天体,于是美国国家航天局操控它回望太阳和八大行星,拍摄了太阳系第一张全家福,在这张全家福上面,我们的地球只是一个0.12像素的暗淡蓝点,就在这个亮点上,居住着70亿人口以及数不清的各种动植物,没错它就是地球。而这张照片后来也有了一个很有意思的名字,著名的天文学家卡尔·萨根把它叫做:暗淡蓝点。这张照片让很多人对宇宙有了新的认知,在暗淡蓝点照片出现之前,人类虽然知道宇宙广阔,但是从直观感受上,对自身在宇宙中的渺小程度缺乏深刻认知。

这张照片让人类无比清晰的看到,地球在浩瀚宇宙中仅仅是一个极其微小的光点,人类所生产的家园如此渺小,这强烈冲击了人类长久以来形成的自我为中心、自认为在宇宙中很重要的观点,使得人类不得不重新正视自己,意识到自己的渺小和微不足道,这一渺小的呈现,促使人们深入思考人类存在的意义,“暗淡蓝点”虽然凸显了人类的渺小,但也同时展现了宇宙的宏大和神秘。这反而激发了人类对宇宙的敬畏之情,以及更强烈的探索欲望。它让人类意识到宇宙中还有无尽的未知等待我们去发现,我们对宇宙的了解只是冰山一角。这种敬畏和探索欲望推动着人类在天文学、航天技术等领域不断投入更多的资源和努力,以进一步揭开宇宙的奥秘,也让人类更加珍惜地球这一唯一的家园,思考如何保护地球、在宇宙中更好地生存和发展。

现在随着人类科技的进步和发展,人类对地球环境的污染也越来越严重,现在地球温度持续升高,全球温室效应非常严重,科学家认为,如果长久的发展下去,那么南极和北极的冰川就会全部融化,到时候海平面会上升70米左右,这会导致所有的沿海城市都会被淹没,原本地球上陆地面积只占到地球总面积的三分之一,如果说沿海城市都被淹没,那么地球上的陆地面积将会变得更小,这可能会导致人类未来争夺陆地资源而发动战争,地球是人类赖以生存的家园,在地球上生活着各种各样的生物,人类只是其中一种,小编认为,人类文明想要长久的生存下去,就必须保护好我们的地球环境,因为这样,人类文明才能够一直在宇宙中流传下去,小编希望人类在发展科技的同时,也能够保护好地球环境,希望人类能够早日解开宇宙的奥秘,对此,大家有什么想说的吗?

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