旅行者号发射40多年,发现一个可怕事实:人类或永远离不开太阳系

星空承载梦想 2023-12-18 09:16:35
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从古至今,人类一直都在不断的研究和探索世界的奥秘,古时候由于人类的科技不够发达,所以古人一直都认为我们的地球就是唯一的世界,认为太阳和月球都在围绕地球转动,不过随着人类科技的进步,人类在短短几千年的时间内,走出了地球,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,为了探索宇宙的奥秘,科学家们向宇宙中发射了很多探测器,我们对宇宙探索的历史最早可以追溯到1957年10月4日,苏联将人类有史以来第一个人造物体发射到太空之中。此举实现了人类千百年来探索浩瀚宇宙的美好夙愿,也为人类进入太空创造了可能。

至此,人类清楚地了解到,人类上天必须满足3个条件:第一,要有强大的运载工具;第二,要有可供航天员乘坐的先进航天器;第三,必须弄清太空环境对人体的影响,并要找到应对的方法。自第一颗人造卫星发射成功后,人类利用人造天体研究和开发宇宙的时代就开始了。在短短的半个多世纪里,从人造卫星的应用到星际探索,从月球探险到火星、土星探测计划,人类对太空的探索已取得飞速的发展。迄今为止,人类已经成功研制了载人飞船、空间站、航天飞机等载人航天器,将500多人送入太空,有12人登上月球,并已开始建造永久性载人空间站。在20世纪70年代的时候,NASA向太阳系发射了旅行者1号和2号探测器,它们的使命简单而伟大,向宇宙传递人类的问候,并穿越太阳系。

旅行者探测器的主要科学目标是探测太阳系外的行星,卫星以及太阳风等宇宙物理现象,通过对这些外行星和物理现象的正确观测和分析,科学家们能够更好的了解宇宙的演化和构造,旅行者号探测器被设计成能够在太阳系各行星附近进行长时间观测和收集数据,在探测期间,它们使用各个仪器,包括磁力计、光谱仪等等,来研究行星的大气,磁场和卫星等特征,旅行者探测器搭载了多种科学仪器,包括成像设备、能量仪器、磁场探测器、粒子探测器等等。通过这些仪器,探测器可以拍摄高清照片、测量外星行星的大气、磁场、射线等等,为我们揭示太阳系外行星的特征和性质提供了关键的数据。旅行者1号探测器飞到木星附近时,观测了木星的表面,而且还观测到了木卫一上面的特殊景象,比如说火山喷发,这是人类第一次观测到除了地球火山喷发之外的其它天体火山喷发的场景。

在木星附近,旅行者1号受到了引力弹弓效应,加速朝土星飞去,飞行了2年之后,旅行者1号探测器抵达了土星轨道,对土星、土星光环、泰坦星进行了近距离的观测,并且向人类传回了很多照片和信息,根据旅行者1号探测器传回的信息,科学家发现,泰坦星上面有厚厚的大气层,不过它的大气层和地球大气层是不同的,它的大气层主要是以氮气为主,而地球大气中百分之78是氮气,在泰坦星上面还有液态海洋,科学家认为,如果泰坦星上面存在液态海洋,那么这颗天体诞生生命的可能性就非常大。不过后来经过科学家的研究发现,泰坦星上面的液态海洋和地球上的海洋不同。泰坦星上面的海洋是甲烷。

这项发现改变了科学家对泰坦星的认知,为未来的卫星探测任务奠定了基础,除此之外,旅行者1号首次发现了土卫六上面的特雷顿喷泉,这个喷泉是由冰粒子和水蒸汽组成的喷雾柱,从土卫六的南极喷射出来。这个发现揭示了土卫六可能存在地下海洋的证据,并引起了科学家们对其他天体上生命存在的探索兴趣。旅行者1号探测器在观测土星之后,就直接朝太阳系外飞去,剩下的任务交给了旅行者2号探测器,不过旅行者1号探测器在1990年情人节的时候,拍摄了一张太阳系的全家福,当时旅行者1号探测器距离地球有64亿公里,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,在暗淡蓝点照片上面,地球是孤悬于广阔空间中的一个淡蓝色像素。

阳光散射成条纹铺成背景,其中一道恰好穿过了地球,这张全家福由60帧拼接而成的,拍摄视角偏离黄道面大约32度,太阳在一圈图像中位于中心,用相机最暗的滤片和最短的曝光时间拍摄而成,在八大行星当中,水星和火星未能够成像,木星和土星成像比较清晰,甚至能够看到土星环,天王星和海王星则比实际上大很多,是旅行者1号在拍摄过程中移动造成的偏差,地球和金星仅仅是微弱的光点,相信学过摄影的朋友都应该知道,0.12像素到底有多大,相当于在一张白纸上面,用圆珠笔轻轻地点了一下,当时美国著名的天文学家、科幻作家卡尔.萨根看到这张照片不由的感慨到:

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,都在它上面度过一生。我们的悲喜相加,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与毁灭者,每一个国王与农夫,每一对青春爱侣,每一对母亲父亲,憧憬的孩童,发明家与探险家,每一个德行崇高的教师,每一个贪污腐败的政客,每一个“超级明星”,每一个“最高领袖”、人类历史上的每一个圣人与罪人,都住在这里——一粒悬浮在阳光中的微尘。曾经我们一直认为,地球非常浩瀚,非常广阔,没有想到在浩瀚的宇宙中,地球连一粒沙子都算不上。

要知道目前银河系的直径达到了20万光年,人类能够观察到的宇宙直径大约是930亿光年,宇宙到底有多大?目前科学家也在积极的研究当中,旅行者1号于2012年进入星际空间,成为了人类历史上第一个离开太阳系内侧的探测器,它继续朝太阳系外飞行,旅行者1号探测器不仅仅拍摄了太阳系的行星和卫星,还通过拍摄太阳系边缘的黄道带,提供了宇宙中一些看不见的物质,比如说彗星、小行星等等。旅行者2号也是1977年发射的,它是第一艘访问了太阳系四大外行星(木星、土星、天王星和海王星)的航天器,在木星探测任务当中,旅行者2号成功穿越了木星磁层,发现了木星的强大磁场和辐射带,这一发现揭示了木星的内部结构和动力学过程,还为人类了解太阳系的形成和演化提供了重要线索。

此外,旅行者2号还发现了木星的四大卫星——伽利略卫星,为人类研究这些卫星的地质和气候提供了宝贵的资料,在探索土星过程中,旅行者2号还发现了土星多个卫星,为人类研究这些卫星的地质和气候提供了宝贵的资料。在天王星和海王星的探测过程中,旅行者2号成功飞越了这两个遥远的行星,拍摄了大量的高清照片和收集了大量的科学数据,这些数据为人类揭示了天王星和海王星的内部结构,大气组成和动力学过程,为科学家研究这些行星的形成和演化提供了重要线索,当旅行者2号到达海王星时,旅行者任务小组已经完成了对5个行星的探测,但这颗蓝色的大行星仍然带来了独特的挑战。

海王星距离太阳的距离大约是日地距离的30倍。所以,这颗冰冷的巨人接收到的阳光只有地球的0.001倍。在如此低的光线下,旅行者2号的相机需要更长的曝光时间才能获得高质量的图像。但相对于地球,探测海王星时航天器的最大速度却会达到约60000英里/小时(90000公里/小时)。所以,长时间的曝光会使图像模糊。在1989年8月25日,旅行者2号从海王星的身边经过,通过观测海王星科学家发现了未知的海王星光环,以及多颗海王星的卫星,旅行者2号在观测太阳系期间,观测到了太阳系的一件大事——苏梅克-列维彗星撞击木星,在1994年7月17日,这颗彗星撞击了木星,根据科学家的计算得出,这颗彗星的直径大约是2000米,它撞击到木星上面产生的能量相当于40万亿吨TNT爆炸所产生的能量,大约是广岛原子弹的20亿倍。

而且让科学家意外的是,这颗彗星在撞击木星之前,已经被木星的引力撕成了21块,也就是说这颗彗星并不是一整个撞击到木星上的,而且分开撞击上去的,如果这颗彗星整个撞击上去,那威力会更大。旅行者1号和2号开启了人类的星际探索,它们是人类发射的成功脱离太阳系的探测器,它的离开标志着人类进入星际空间时代,这是一次具有里程碑意义的壮举,向世界展示了人类的科技实力和探索精神,而且旅行者1号和2号的传回的数据,为科学家们提供了对太阳系外部环境的宝贵信息。它的探测结果改变了我们对行星、卫星、彗星等天体的认知,并且提供了对宇宙的演化和起源的重要线索。

当时科学家在发射旅行者1号和2号的时候,已经考虑到了它们飞出太阳系可能会遇到的问题,比如说外星文明会怎么样,科学家在旅行者号上面安装了金唱片,这个金唱片的外径大约是12英寸,镀金表面,内藏金刚石留声机针,这意味着即使是几十亿年之后,这张唱片的音质依然不变,金唱片内包括了55种人类语言录制的问候语和各类音乐,另外,磁盘上还有115幅影像,包括太阳系各行星的图片、人类照片等等,这些数据在向外星人表达人类的问候,唱片还包括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、我们的思想和感情。我们正努力生活过我们的时代,进入你们的时代。”

唱片内还包括一个90分钟的声乐集锦,主要包括地球自然界的各种声音以及27首世界名曲,其中有中国古曲《流水》、莫扎特的《魔笛》和日本的尺八曲等。另外,唱片封套上也包括了一块高纯度的铀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。金盘上面的图片是一些体现人类文明现状和特点的图片,但同时也刻意未发布一些关于核爆炸蘑菇云,或者关于贫穷和疾病的图像。当时有很多人认为,这个金唱片可能会给人类带来不必要的麻烦,毕竟我们不知道外星人对我们是不是友好的,到现在为止,这两个探测器已经飞行了40多年的时间,看到这里,可能有很多人会产生一个疑问,为什么旅行者号能够飞行这么长时间?

这是因为它们采用了一项革命性的电力系统——“射线同位素热电发电机”,为它们漫长的星际探索提供了可靠而高效的电力来源。这独特的发电机利用放射性元素钚的缓慢衰变过程中释放的热能来发电。钚是一种放射性元素,其衰变速度极慢,使得它能够在长时间内稳定地释放大量热能。这一过程被聪明地运用在发电机中,通过控制钚的衰变,释放的热能产生蒸汽,再通过蒸汽驱动涡轮机实现发电。这电力系统具有显著的优势。首先,由于钚衰变速度缓慢,这种发电机能够持续运行很久,无需频繁的维护或燃料补充。这对于漫长的星际探测任务至关重要。除了电力系统,科学家们还在探测器的其他方面进行了精心改进,以确保旅行者探测器能够在宇宙中走得更远。

这革命性的电力系统不仅让旅行者号能够延续探索之旅,也为未来深空探测提供了可行的技术路径,将科学家们的梦想推向了更遥远的星际深处。旅行者2号探测器在2018年的时候进入了星际空间,这时候它突然发现太阳风的速度急速下降,还发现在太阳系的边缘存在一个火墙,温度高达49428摄氏度,这到底是怎么回事呢?科学家经过研究得出,星际介质以及太阳层顶和星际磁场形成了一个复杂的相互关联的动力学系统,而位于太阳系最外边缘的系统是一个由超高温等离子体构成的屏障,就好像是一个火墙一样,旅行者2号来到这座火墙之前,这座巨大的太阳火墙定义了星际空间的边缘,旅行者1号由于仪器和设备的不同,从不同的方向通过了这一区域。

旅行者2号对太阳粒子和其他观测有特殊的监测探测器携带的设备,这些设备可专门用于监测太阳粒子和捕捉其他宇宙射线。科学家认为,这道火墙是太阳风粒子与太阳系外宇宙辐射和星际粒子高速碰撞的结果,巨大的火墙由太阳喷射的物质组成,其温度达到近9万华氏度。不仅如此,科学家在星际空间中发现了由带电粒子和气体组成的等离子体密度的决定性跃迁,旅行者2号上的一个仪器检测到了这种跃迁,这是从太阳风的热低密度等离子体特征发展到太阳风的冷高密度等离子体的证据,星际空间太阳风在地球磁层前形成弓形激波。太阳风的快速移动等离子体吹过地球,但它不能穿透我们的磁层,地球磁层几乎像一个固体保护着地球,所以太阳风在地球外边缘前形成激波磁层。

既然这个火墙的温度如此之高,为什么旅行者号探测器并没有被融化呢?这是因为太空中的物质密度非常小,所谓的5万度只是计算粒子运动速度后得出的微观温度而已,并不是真正的宏观感觉上的温度,地球上我们感觉到的热是因为大量空气分子在受热运动,而太空中没有空气分子,温度再高也只是一小部分粒子在高速运动,根本没有办法大范围的传导,因为在旅行者号的感觉中,所谓的5万度高温只是一阵较强的辐射而已,并不会对它们造成实质性的伤害,在我们的传统映象当中,物质只有三种形态,固态、液态、气态,作为物质的第四种形态,太阳系边缘的等离子体火墙除了是日球层的界限之外,还担任了保护太阳系免遭星际辐射的作用。

毕竟宇宙中的天体都会向外辐射能量,尤其是大质量的恒星和黑洞的辐射更加可怕,在这种情况下,如果没有这堵火墙的抵挡,太阳系内部就会成为星际辐射肆虐的地方,到时候地球上的生命就会死亡,目前旅行者1号和2号探测器已经成功的穿越了火墙,它们正在朝着太阳系外飞去,看到这里,相信很多朋友都会产生一个疑问,就是旅行者号什么时候能够飞出太阳系?曾经科学家认为,只要飞过了冥王星就算是飞出了太阳系,但是经过科学家的研究发现,太阳系的边缘在奥尔特星云,只有飞出奥尔特星云才算是飞出了太阳系,根据科学家的研究数据得出,奥尔特星云的范围在1.5光年左右,想要飞越奥尔特星云,几乎比登天还难,按照旅行者探测器的飞行速度,至少需要上万年的时间。

不过旅行者1号和2号探测器是不可能飞出太阳系了,因为它们的电池电量即将耗尽,当时科学家在旅行者号上面安装了三块钚-238为燃料的放射性同位素热电机,也就是俗称的的核电池作为动力来源。现在经过46年的不间断工作之后,旅行者号上的核电池已经衰减严重,输出功率已经下降到只能维持最低消耗,保证和地球的联系不中断。不过据专家估计,这几块核电池还能勉强维持工作到2025年。而到那时这几块核电池将已经持续供能48年,远远超出了当年的设计要求。到2025年,旅行者号探测器的电池电量耗尽,它们将永远的流浪在太阳系内,曾经科学家好美的憧憬都将成为幻想,旅行者号上面的金唱片,可能永远都不会被外星文明发现。

不过科学家并不会放弃对太阳系外的探索,飞出太阳系是探索宇宙的第一步,在浩瀚的宇宙中当中,太阳系只是小小的一个星系,人类想要飞出太阳系,必须提升飞船的飞行速度,这样人类才有机会飞出太阳系,目前科学家正在研究曲速引擎飞行,如果这项飞行技术能够成功,那么人类飞出太阳系就容易多了,早在上世纪中叶,一位来自德国的物理学家海姆就提出了曲速概念,他认为利用时空扭曲制造的引力场,就能够实现超光速航行,因为在爱因斯坦的广义相对论中描述过,引力的本质事实上是时空弯曲造成的几何现象,物体的质量越大造成的时空弯曲就越强,这意味着时空能够改变,在科幻电影《星际迷航》中,飞船能够超音速曲速驱动推进最重要的组成部分就是重力场位移流行。

这在电影中被称为“曲速核心”,也就是曲速引擎。在电影中,曲速引擎并不是让飞船达到超光速的速度飞行,而是通过扭曲飞船周围的时空,让空间的高度扭曲,在时空中打开了一个通道,飞船在从中飞过,这就相当于在两个区域中,安装了一个传送带,顺着这个传送带就能够达到目的地,在电影中,人类通过曲速技术,在飞船周围添加上了人工制造的时空气泡——翘曲气泡。当飞船用超音速航行时,这些“气泡”就可以保护这些飞船能够正常地在这个维度航行——由爱因斯坦的相对论可知,光速保持不变,一个物体越接近光速,它的空间和时间就必须做出相应的调整。曲速引擎的飞行速度能够达到光速的几十倍甚至几百倍,以这样的速度飞出太阳系,简直容易多了。

不过目前人类的曲速引擎技术还在理论阶段,想要真正的实现曲速引擎技术,科学家还需要继续努力才行,也有一些科学家认为人类或许永远都无法飞出太阳系,因为我们的宇宙还在不断的膨胀当中,在20世纪初的时候,美国物理学家爱德温.哈勃发现了星系红移的现象,这个现象表示这些星系正在远离我们,看到这个现象之后,爱德温.哈勃提出了一个大胆的猜测,那就是我们的宇宙还在膨胀当中,而且宇宙膨胀的速度比光速还要快,如果这么发展下去,那么宇宙中的星系将会变得越来越远,最终宇宙中所有的星系都会失去联系,目前科学家经过计算得出,宇宙中百分之96的星系都已经和我们失去了联系,所以宇宙膨胀对于人类来说并不是一件好消息。

不过小编认为,既然人类能够在短短几千年的时间内走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度是非常快的,虽然现在人类还无法飞出太阳系,但是人类的科技在不断的进步和发展,只要人类能够坚持不懈的努力下去,未来随着人类科技的进步,说不定人类能够飞出太阳系,飞出太阳系只是探索宇宙的起步阶段,人类想要彻底解开宇宙的奥秘,需要不断的努力和发展,小编希望人类能够早日实现自己的梦想,能够长久的在宇宙中发展下去,希望这一天能够早日到来,对此,大家有什么想说的吗?

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  • 2023-12-19 02:59

    虚拟世界,不同规则的多元宇宙

星空承载梦想

简介:本人爱好天文,擅长写科学领域的文章