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旅行者已經(jīng)是半個世紀(jì)前的老古董了,為什么不造個新探測器替代?

 星辰大海種花家 2019-11-24

旅行者的各項數(shù)據(jù)假如放到現(xiàn)在的話,隨便找個老人機的性能都可以秒殺它,當(dāng)然指得是它的通訊速度和芯片計算能力,比如各項探測設(shè)備是手機所不具備的,但無論如何,現(xiàn)代電子設(shè)備的發(fā)展迭代非常迅速,1977年的產(chǎn)物,無論如何都是古董級別了,為什么就沒有人想過發(fā)射一個新的和旅行者任務(wù)類似的探測器呢?

旅行者探測器的裝備與性能

旅行者一號是NASA在1977年9月5日發(fā)射的探測器,總質(zhì)量825.5千克,它是有史以來飛得最遠(yuǎn)的探測器,到現(xiàn)在為止距離地球約148天文單位,二號則距離稍近一些,但也有122天文單位,是距離地球第二遠(yuǎn)的人造物體了。

旅行者系列是NASA的噴氣推進(jìn)實驗室所制造,使用的是三軸穩(wěn)定陀螺儀,推進(jìn)器的燃料是連氨,總共設(shè)備大約有如下:

通訊天線:直徑3.7米的拋物面天線(應(yīng)該是當(dāng)時所有探測器天線中最大口徑的),通訊頻率則是2.3和8.4GHz(下行),上行是2.1GHZ,別看這個頻段帶寬很大,但現(xiàn)在路途遙遠(yuǎn),通訊速度連1Kbyte都無法保證

磁帶記錄器存儲空間:64千字節(jié)即64KB,大約是1M的1/20多點,我們?nèi)耸謹(jǐn)?shù)個的U盤大約是8-16G,1G=1024M。

電池是三個氧化钚同位素核電池,提供大約470W電力,但到現(xiàn)在為止由于半衰期的原因,產(chǎn)生的電力已經(jīng)難以維持,據(jù)NASA工程師估計,極限能維持到2025年!

旅行者機載電腦:也許還不能稱之為電腦,只能叫做機載數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),單片機8086的芯片比它性能好不要太多。

以上是我們比較熟悉的幾個設(shè)備的性能,其它的比如相機系統(tǒng)也非常古老,和海盜號探測器類似,但它們留下的行星標(biāo)準(zhǔn)照曾經(jīng)是一代人的記憶,當(dāng)然現(xiàn)在的土星和木星照就豐富多彩了,因為卡西尼(土星)和朱諾(木星)以前所未有的分辨率拍攝了難以計數(shù)的兩顆行星照片,只要你愿意,你可以去NASA的網(wǎng)站上下到硬盤塞不下為止!

為什么不制造一個更先進(jìn)的探測器?

其實已經(jīng)造了,而且已經(jīng)于2006年1月29日出發(fā),直接在地球軌道上即達(dá)到了太陽系逃逸速度,經(jīng)過在2007年2月28日木星的引力彈弓加速,在2015年7月14日飛掠了冥王星,近距離得到了冥王星的大量資料。在2019年1月1日飛掠了小行星486958,也就是大家俗稱的天涯海角!

當(dāng)前新視野號并沒有探測新的目標(biāo),因為所獲取的資料大約需要18個月才能完全傳輸回地球,因為新視野號是直達(dá)冥王星的“快車”,而且新視野號搭載的聯(lián)氨燃料有限,對于距離這個軌道比較遠(yuǎn)的天體難以探測,因此在飛掠探測小行星486958后暫時還沒有新的天體探測任務(wù)。

但新視野號的的壽命將會延續(xù)到2038年,到那時探測器的信號可能再難以獲取,它的后續(xù)任務(wù)是觀測太陽風(fēng)的極限范圍,相信新視野號的觀測會比旅行者號更精確!新視野號正朝著人馬座方向前進(jìn),這個方向是最終的目的地是銀心!

類似旅行者號對于太陽系外的探測,也許新視野號會是絕唱了,未來更多可能是對于柯伊伯帶的觀測,但這有一個比較嚴(yán)重的問題,因為無論是冥王星還是類冥天體,它們的質(zhì)量都不夠大,因此遠(yuǎn)道而來的探測器速度太高,難以被這些天體捕獲進(jìn)入軌道,因此需要大量的燃料來減速才能成為環(huán)繞探測器,新視野號選擇飛掠就是這個原因!

另一個因素是對于100天文單位外,探測器的成本高(新視野號5.5億美元),收益低,因為此處的太陽系范圍極大,可探測目標(biāo)軌道連續(xù)設(shè)計非常困難,一旦改變需要大量的燃料來更改軌道,而且周期極長,比如冥王星探測,新視野號從出發(fā)到到達(dá)冥王星沒有任何耽擱,但也橫跨9.5年,而這是不計成本的直接加速到達(dá)冥王星,如果經(jīng)過多顆行星的引力彈弓軌道,那么很抱歉,超過15年完全有可能。

最后一個因素是未來的探測會放在木衛(wèi)和土衛(wèi)上,以及彗星類天體,這些目標(biāo)成本相對較低,而且對于太陽系最有可能存在生命的木衛(wèi)和土衛(wèi)上科學(xué)家興趣極大,因此我們可以確信未來的熱門探測地是這些天體,各位無需再考慮太陽系外,在推進(jìn)速度提升之前大談探測毫無意義!

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