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幾十年前發射的宇宙飛船到哪兒了?

故事所有的背景源於冷戰,美蘇之間的競爭從地面一直到了太空,而美國人的亮點之一就是搞出了野心勃勃的深空探測計劃,遠比蘇聯的那些要成功。你提到的幾個衛星應該是指飛的非常遙遠的衛星吧,它們目前的情況是這樣的(在太陽系內的大致分布):

總共包括四顆衛星,都來自美國的航空航天局 NASA,按照時間發射順序分別是先驅者 10 號,先驅者 11 號,旅行者 2 號,旅行者 1 號。目前前兩個已經失聯,後兩個還在繼續保持聯繫。如果把太陽系的第八大行星(海王星)作為邊界,他們早已飛出。但如果按照太陽系太陽風的影響邊界和引力影響邊界,他們事實上還在太陽系影響範圍之內。關於能量,他們都使用了放射性同位素熱電發生器,可以認為是核能發動機,能量高持續時間長,理論上 80 年壽命沒有問題。至於外星人有沒有撿到,題主你這麼萌,你來猜測一下吧。

一些信息如下:

1. 先驅者 10 號(Pioneer 10)

這是 NASA 另一雄心勃勃的計劃,它包括一系列衛星,當然最著名的是十號和十一號,它們都飛到了太陽系邊際地帶。這個上面所帶的小圓盤就繪畫了人類身體構造,和我們的地址(地球的位置),希望告訴外星人我們的基本情況。

發射時間:1972 年 3 月 3 日!

主要目的:它的主要任務是研究木星和小行星帶。

距離地球:因為它在 2003 年一月份就失去了與地球的聯繫,當時的距離是 122 億公里,感興趣的話可以用光速算一下,大概需要 12 個小時飛行。。。現在距離應該跟旅行者一號相當。

任務有效時間:任務已經完全失聯,不過按照原先的模擬它正在往金牛座飛行,大概 200 萬年後能到達。。。

2. 先驅者 11 號 (Pioneer 11)

拍攝的木星照片

發射時間:1973 年 4 月 6 日

主要目的:研究木星及外太陽系,到達土星。它也攜帶了相同的人類信息介紹。

距離地球:在 1995 年就已經失去了聯繫,當時距離地球約 62 億公里。目前大概推算是 125 億公里。

任務有效時間:任務已經完全失聯,不過它的飛行方向與 10 號不同,正在往銀河系中心飛去。

3. 旅行者一號(Voyager 1)

發射時間:1977 年 9 月 5 日

主要目的:探測木星和土星系統

現在距離地球距離:約 197.2 億公里,是飛行的離地球最遠的人類航天器,是離地球最遠大型星體冥王星(已經從行星名單里除名,被降級為矮行星)距離(約 60 億公里)的三倍多。假如你現在從地球出發,按照光速,要追趕 18 個小時才能趕上...

任務有效時間:從事實上到 1980 年 11 月 20 日,它的主要任務就被宣布已經完成了。當然因為它還沒失效,還在繼續和地球聯繫,所以我們也能夠大概得知它的情況。但隨著它的離子推進系統、陀螺系統等已經失效或將要失效,NASA 估計它所有的有效探測儀器都將於 2020 年陸續停止工作,2025-2030 年將會徹底失去聯繫。

關於能量,它使用的放射性同位素熱電發生器,也就是核能的一種,按照裡面鈈 238 同位素的半衰期 87.7 年,再加上上面有效載荷的需求。從 1977 到 2025,也非常強大了。

它帶的小圓盤:

包括了很多人類的基本信息,二進位、各種音樂,但是按照目前的軌跡,它大概再需要 300 年能到達太陽系邊際的奧爾特雲(可以理解為太陽系形成時星雲的殘留,太陽系內絕大部分彗星都來自這個區域),再過 3 萬年才能穿出去,但即便如此也離可能的外星人差的太遠了,基本就石沉大海了(甚至沙沉大海)。

4. 旅行者二號(Voyager 2)

旅行者二號跟一號長得一樣,姊妹星。

發射時間:1977 年 8 月 20 日,有沒有感覺很奇怪,2 號比 1 號還要先發射!

主要目的:它的主要任務也是研究木星和土星,也飛越了天王星和海王星系統(是目前唯一一個訪問過這兩個系統的飛行器!),後來任務擴展為研究太陽系邊際系統,如著名的柯伊伯帶,奧爾特雲,行星際空間等。

距離地球:它的軌跡比較特殊,選擇了一種比一號到土星和木星還要晚的軌跡,目前也在跟地面保持聯繫。距離是 162 億公里……

任務有效時間:從事實上到 1989 年 12 月 31 日,它的主要任務就被宣布已經完成了。與一號類似,估計它的失效時間也是在 2025 年左右。

那麼他們的聯繫需要什麼?

美國有個著名的深空探測信號接收網(The American Deep Space Network),始建於 1958 年,涵蓋了世界上各大著名的超大型天線,包括美國、西班牙、澳大利亞的天線基站,從 26 米到 70 米的天線不等,整體上隸屬於 NASA 著名的噴氣推進實驗室 JPL。這是非常複雜也需要巨量投資的一個項目,深空通訊是這種任務極其重要的一環,我國還有很大的空間(目前只試驗過嫦娥 2 的最遠 700 萬公里飛過小行星,比較大的差距,需要抓緊跟上)。

現在的深空探測情況?

目前隨著蘇聯解體,冷戰的環境不在,人類的深空探測頻率一下就放慢下來。只有歐洲和美國還在做著一些研究,日本參與一些項目但不是核心地位。我國的目前在圍繞月球和嘗試探測小行星(嫦娥二號探測了托蒂斯塔小行星),將將算是深空。

但總體上目前人類的深空任務要更加複雜,有更複雜的軌道設計和任務,遠遠超過之前的四顆衛星。畢竟,這四顆能飛到哪兒,當初可原來沒想到軌道也沒有設計到如此程度,這真的是自由翱翔了。還有很多著名項目:

圍繞近地行星的任務多了去了,火星、金星、水星發了一大堆,不再贅述;

卡西尼 - 惠更斯、深度撞擊、黎明計劃、新視野 - 冥王星(2015 年 7 月已達到冥王星附近)。前段時間歐空局巨火的羅塞塔任務(彗星登陸)把這一切推上了頂峰,一下子又火爆起來。

總體上說頻率大不如前,而且經費問題始終困擾所有航天單位,不會像之前一樣連續發射了。但畢竟隨著科技進步,任務的複雜程度和意義是遠遠超過之前的,獲得的有效科研成功也極大豐富。

我國的情況?

我國在深空探測領域真心落後比較多,各種任務設計和規劃都是進入新世紀之後才開始論證。深空探測是一個超長周期的事情,我們組現在參與論證的已經是歐空局 2040-2050 年的任務了,所以你可以想像。不過我們目前已經有了嫦娥,還要做螢火,雖然俄羅斯把咱們的第一個火星探測器給打掉了(螢火一號,是中國火星探測計劃中的第一顆火星探測器。2011 年 11 月 8 日,「螢火 1 號」與俄羅斯的採樣返回探測器一起發射升空。11 月 9 日,俄方宣布福布斯-土壤號火星探測器變軌失敗,也就沒了啊),未來的空間還是大大的有的。

長板:是咱們有錢,任務一上馬執行力超強;航天系統底子很好,做這種大系統工程無壓力。

短板:是咱們的基礎工業和通訊網路還比較落後,核心器件的核心零件還造不出高質量的,通訊網路也不是目前的近地網路能夠替代的。

突破口:國際合作,但一是看咱們願不願走出去,也要看別人願不願意合作。總而言之,務實好好做事兒吧,國家需要投資,科研工作者更需要努力啊!作為一隻航天汪,深深地感受到了身上肩負的民族使命!

提問者說的是旅行者 1 號 2 號,我想,我是有一點點發言權的。我是紀錄片之家字幕組的,《BBC 旅行號 - 衝出太陽系》紀錄片的中文字幕製作者。目前網上的非機翻版本就我這個,翻譯者信息早被那些網站擦掉了 - 這就是理想主義者遇到現實主義者的結果。

渺小的人類啊,能在幾十年前用想得到的最好的技術,在一個最好的時機,不想著賺錢,只是跟著人類的好奇心,跟著直覺,跟著理想,奮力把孤獨的旅行者號送入太空,衝出太陽系,然後幾代人等上一輩子看結果,實在是人生中能想到的最酷的事情之一。

一、旅行者號飛了多遠?路線是什麼?

旅行者號人類製造的首批飛出太陽系的航天器,飛行速度高達每小時五萬英里,經歷了近 30 億英里艱難的旅程。

它先飛到木星看看,研究一下木衛一;

然後跑到十億英里外的土星,看看漂亮的土星環;

旅行者一號和二號在這附近分手,一號轉向土星做點犧牲,二號繼續向太陽系外面沖;

旅行者二號跑到天王星,看看它神奇的奇形怪狀的米蘭達衛星;

旅行者二號再堅持飛三年,再過 10 億英里到達海王星,然後在它的北極上空低空掠過,看一眼大冰球衛星察東繼續前進。

旅行者二號到達了太陽系的邊緣。有的文章說它飛出了太陽系,原因是太陽風的速度幾乎為零了,但更多的人認為它還在太陽系內部邊緣,沒徹底飛出去。

二、旅行者號哪來的這麼多燃料?它怎麼能飛這麼遠?

旅行者號的飛行路線是一條級其精巧的,幾十年一遇的,可以借力打力的,最省燃料的線路。發動機偶爾點點火就行,不需要一直推進。

當年有個叫米諾維奇這個小年輕想出了個辦法,原理是當航天器接近行星時,會被其引力吸入。只要航天器不墜入行星,它就能利用這一能量獲得加速,並以拋射方式加速離開行星。

所以……只要在正確的時候,有行星連珠出現就行……

他的計算結果是,在 1975-1976 年期間,四顆主要行星同時出現在太陽的同一側,可以一路加速飛出去。過了這時間?哼哼,新窗口要至少再等176 年!趕緊發射吧,緊張吧?

簡單來說,一路上,能在正確的時候,遇到正確的行星。

相比之下,這幾天很牛的「新視野」號就暴力多了,基本是直接飛過去。哼哼哈哈,不服比動力。

三、旅行者光碟上有什麼大家不知道的東西?

除了大家知道的內容外,還有查克·貝里的音樂,亞塞拜然風笛音樂以及巴赫的古典音樂……很文藝吧,文藝無國界,文件無「球」界。

四、旅行者號用什麼能源?距離地球這麼遠信號怎麼傳回地球的?

當年太陽能技術仍不實用,比較搓。那就搞個原子能玩吧,靠鈈動力電池搞定,很暴力吧?

旅行者號的信號功率僅 20 瓦,僅 20 瓦,僅 20 瓦……你沒看錯。

在 37 億英里之外當旅行者號弱得可憐的信號到達地球碟形天線的時候,它的功率只剩下1000 億億分之一瓦,沒錯,地球人還能利用這個信號。

信號傳送時間?信號從旅行者一號回到地球現在要花 15 小時左右……

沒關係,信號在放大後轉發到帕薩迪納做後期,哼哼哈哈解碼成功,不服做個 500W 的發射上去。

五、旅行者號現在情況如何?

它一直孤獨,它老了,它快沒電了,相機也出了毛病正在將就用。

據預測,旅行號的電力要到 2025 年才可能耗盡,在此期間還得和老年人一樣,多睡覺,多休眠省電才能撐得更久,

旅行者號許多指令不能用了,目前仍然可用的指令只有五條。

不過,它還沒有放棄,我們也沒有放棄它,它在繼續前行。

旅行者號是許多美國航天人幾輩子的事情。

爸爸負責發射 ,兒子負責觀測,孫子長大了處理數據。

幾個家庭從噴氣推進實驗室時代接受任務開始,35 年來一直陪伴著旅行者號,過幾年就和新的行星相遇,人生和旅行者號齊頭並進,不知不覺就貫穿了這些人的一生。

他們結婚了,旅行者號繼續前進 ;

他們有了孫輩,旅行者號仍在前行;

幾十年後,旅行者號能量終將用盡。這顆 1.5 噸的七十年代工程產品,這個人類奮進和探索的豐碑,會繼續在宇宙中默默前行,穿越星際空間,走到太陽風都刮不到的地方。

來源:知乎日報

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