孤獨地飛了44年!為何231.45億公里遠的飛船還有電?用了黑科技

网瘾少女 2022/01/10 檢舉 我要評論

美國打算2030年進行火星移民,在火星上建造一座萬人城市,中俄計畫2030年在月球建造永久基地,隨著人類對外太空的不斷探索,我們很快就要進入夢幻的地外世界了,科幻大片中的場景很可能就要變成現實了,人類即將成為多行星物種。

駕駛著一艘接近光速的星際飛船,遨遊在黑暗的星辰大海中,坐在視野開闊的觀景舷窗前,一邊品嘗著美味的太空食品,一邊看著不斷縮小的太陽和地球,以及那些向後方飛速掠去的小天體,你的心中一定會升起莫名的孤獨感。

遨遊星辰大海確實很孤獨!美國上個世紀發射的一艘舊飛船,就在外太空孤獨地飛行了44年零一個月,它就是著名的旅行者1號,根據美國宇航局資料顯示,現在的旅行者1號與地球的直線距離達到了231.45億公里,不斷地刷新距離記錄。

即便是如此遙遠,旅行者1號還在繼續飛行,每秒要飛17公里,17公里人走路需要3個多小時,開車需要20多分鐘,就算是飛機也需要1分鐘,但是旅行者1號一秒就輕鬆飛過去了,不得不說,太空飛行就是快,比地面移動起來快多了。

或許有人感到很詫異,汽車一箱油只能開十幾個小時,旅行者1號居然能飛44年,這是裝了多少油啊!其實太空飛行根本就不費油,尤其是幾乎沒有引力的星際空間,勻速飛行起來根本上就不需要任何能量,地球就在勻速移動,也沒用燃料。

太空飛行雖然不需要燃料,但是需要電力,沒有電力旅行者1號上的所有電子儀器又無法啟動,科學設備無法獲得科學資料,通訊設備無法與地球上深空網路取得聯繫,我們也就無法得知旅行者1號究竟去了哪裡。

航天器電力不是一件很簡單的事情嗎?隨便安裝幾個太陽翼就解決了,將太陽能轉化為電能,就像國際空間站太陽翼一樣,就像天和核心艙太陽翼一樣,但我們忽視了一個問題,太陽系外的星際空間幾乎沒有光,太陽翼又有什麼用?

既然太陽翼沒有用,為什麼旅行者1號還有電,因為旅行者1號使用了一種黑科技-三節核電池,最大輸出電力470瓦,準確來說,這是三個放射性同位素熱電發電機(RTG),每一個RTG裡面放有24個壓制而成的鈈-238球,這可不是一般的金屬球,而是一種非常強大的放射性物質。

鈈-238(Pu-238) 看起來就像是一塊紅色的木炭一樣,通過放射α、 β等粒子而不斷地釋放能量,1克鈈-238就能產生0.57瓦能量,放射性同位素熱電發電機(RTG)將鈈-238釋放出的能量轉化為電能,但是熱電轉化並不變,轉化率不超過20%。

鈈-238半衰期週期為87.7年,也就是說87.7年之後,RTG內的鈈-238質量減少一半,按理說,只要同位素熱電發電機(RTG)質量足夠好,可以用到87.7年,即2064年,電力減少到230瓦,230瓦電力旅行者1號還可以繼續飛行。

但是,同位素熱電發電機(RTG)內部的熱偶材料老化,加速電力的減少,也就是說熱電轉化率越來越少,雖然現在才過去44年,但是RTG提供電力已經低于200瓦了,為了節省電力,給幾個必要儀器供電,旅行者1號先後關閉了6種科學設備。

1980年1月29日關閉了光偏儀子系統 (PPS),1990年2月14日,60億公里外的旅行者1號拍攝了最後一張照片-太陽系全家福,顯示了渺小的地球,64萬個單獨圖元,地球只占了12個圖元,隨後永久關閉了影像科學子系統 (ISS)。

1998年6月3日關閉紅外干涉光譜儀和輻射計 (IRIS),2007年2月1日關閉了等離子體科學 (PLS),2008年1月15日關閉了行星射電天文學 (PRA),2016年4月19日關閉了紫外光譜儀 (UVS),現在還剩4種設備沒有關閉,宇宙射線子系統 (CRS),低能帶電粒子 (LECP),磁力計 (MAG),等離子波子系統 (PWS)。

但是,隨著電力的持續減少,這四種還在使用的科學設備只怕也支援不了多久了,在未來4年之內將全部關閉,因為放射性同位素熱電發電機內的熱偶材料正在加速老化,美國宇航局預測,2025年左右,電力將耗盡,旅行者1號將會永遠失去聯繫。

但是這不會改變旅行者1號的飛行方向和飛行速度,旅行者1號最終會飛向哪裡呢,有可能跟訪問太陽系的星際來客奧陌陌一樣,受星系引力的影響,對其他星系進行訪問,然後快速離開,也有可能被其他星系引力捕捉,成為星系中的一員。



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