旅行者 孤独地飞了44年!为何231.45亿公里远的飞船还有电?用了黑科技


旅行者 孤独地飞了44年!为何231.45亿公里远的飞船还有电?用了黑科技
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美国打算2030年进行火星移民 , 在火星上建造一座万人城市 , 中俄计划2030年在月球建造永久基地 , 随着人类对外太空的不断探索 , 我们很快就要进入梦幻的地外世界了 , 科幻大片中的场景很可能就要变成现实了 , 人类即将成为多行星物种 。
驾驶着一艘接近光速的星际飞船 , 遨游在黑暗的星辰大海中 , 坐在视野开阔的观景舷窗前 , 一边品尝着美味的太空食品 , 一边看着不断缩小的太阳和地球 , 以及那些向后方飞速掠去的小天体 , 你的心中一定会升起莫名的孤独感 。
遨游星辰大海确实很孤独!美国上个世纪发射的一艘旧飞船 , 就在外太空孤独地飞行了44年零一个月 , 它就是著名的旅行者1号 , 根据美国宇航局数据显示 , 现在的旅行者1号与地球的直线距离达到了231.45亿公里 , 不断地刷新距离记录 。
即便是如此遥远 , 旅行者1号还在继续飞行 , 每秒要飞17公里 , 17公里人走路需要3个多小时 , 开车需要20多分钟 , 就算是飞机也需要1分钟 , 但是旅行者1号一秒就轻松飞过去了 , 不得不说 , 太空飞行就是快 , 比地面移动起来快多了 。
或许有人感到很诧异 , 汽车一箱油只能开十几个小时 , 旅行者1号居然能飞44年 , 这是装了多少油啊!其实太空飞行根本就不费油 , 尤其是几乎没有引力的星际空间 , 匀速飞行起来根本上就不需要任何能量 , 地球就在匀速移动 , 也没用燃料 。
太空飞行虽然不需要燃料 , 但是需要电力 , 没有电力旅行者1号上的所有电子仪器又无法启动 , 科学设备无法获得科学数据 , 通讯设备无法与地球上深空网络取得联系 , 我们也就无法得知旅行者1号究竟去了哪里 。
航天器电力不是一件很简单的事情吗?随便安装几个太阳翼就解决了 , 将太阳能转化为电能 , 就像国际空间站太阳翼一样 , 就像天和核心舱太阳翼一样 , 但我们忽视了一个问题 , 太阳系外的星际空间几乎没有光 , 太阳翼又有什么用?
既然太阳翼没有用 , 为什么旅行者1号还有电 , 因为旅行者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 。
但是 , 同位素热电发电机(RTG)内部的热偶材料老化 , 加速电力的减少 , 也就是说热电转化率越来越少 , 虽然现在才过去44年 , 但是RTG提供电力已经低于200瓦了 , 为了节省电力 , 给几个必要仪器供电 , 旅行者1号先后关闭了6种科学设备 。
1980年1月29日关闭了光偏仪子系统 (PPS) , 1990年2月14日 , 60亿公里外的旅行者1号拍摄了最后一张照片-太阳系全家福 , 显示了渺小的地球 , 64万个单独像素 , 地球只占了12个像素 , 随后永久关闭了影像科学子系统 (ISS) 。
1998年6月3日关闭红外干涉光谱仪和辐射计 (IRIS) , 2007年2月1日关闭了等离子体科学 (PLS) , 2008年1月15日关闭了行星射电天文学 (PRA) , 2016年4月19日关闭了紫外光谱仪 (UVS) , 现在还剩4种设备没有关闭 , 宇宙射线子系统 (CRS) , 低能带电粒子 (LECP) , 磁力计 (MAG) , 等离子波子系统 (PWS) 。
但是 , 随着电力的持续减少 , 这四种还在使用的科学设备只怕也支持不了多久了 , 在未来4年之内将全部关闭 , 因为放射性同位素热电发电机内的热偶材料正在加速老化 , 美国宇航局预测 , 2025年左右 , 电力将耗尽 , 旅行者1号将会永远失去联系 。

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