旅行者1号-人类历史上运行时间最长的宇宙飞船

2024-10-20 08:00 来源：秀流网点击：

旅行者1号-人类历史上运行时间最长的宇宙飞船

旅行者1号（Voyager I）是美国国家航空航天局（NASA）1977年9月发射的一枚重722公斤的太空探测器，它被送往太空研究太阳系的外层和星际空间。

旅行者1号图源： NASA

截至2012年11月29日，它已经运行了超过35年零2个月。目前它距离地球约1.84 x 10^10公里，是最远的人造物体。据推测，旅行者1号已经越过日光层进入了星际空间，它是人类历史上运行时间最长的宇宙飞船，通过接收常规指令和向地球发送信息及数据进行通信。

旅行者1号在太空中遨游并不断拓展，按照计划于1980年结束了第一阶段的运行，它被分配的任务是探索太阳系边界。

旅行者计划是如何诞生的

旅行者1号的建造及其任务是作为雄心勃勃的行星之旅计划（Planetary Grand Tour）的一部分而出现的，该计划想要发射无人探测器去研究太阳系外端的行星和其他天体。这个项目由航天工程师加里·弗兰德罗（喷气推进实验室）在20世纪60年代末提出构思，利用木星、土星、天王星、海王星和冥王星这五颗行星175年一次的直线排列（按照周期将在70年代末出现），使用“引力助推”技术将太空探测器送到外部界限，这种技术当时刚刚流行起来。

加里·弗兰德罗（Gary Flandro）图源：NASA

旅行者1号所采用的技术旨在以最少量的推进剂和较短的行星间飞行时间来运载探测器。它最初是作为水手号计划（Mariner Program）的一部分探索金星、水星和火星，后来由于预算限制，它被设计成只飞掠木星和土星。该探测器最初被命名为水手号木星土星探测器，然而后来它的设计逐渐与水手号背道而驰，因此改名为旅行者号。

旅行者1号与木星示意图图源：NASA

关于旅行者号

旅行者号太空探测器携带了一张镀金的视听光盘，如果飞船被太空中的智慧生命拦截，信息可以交换。它携带有地球的照片，也有名人演讲、莫扎特音乐、鲸和儿童哭声等形式的录音。

旅行者1号的设计是由喷气推进实验室的科学家们开创的。它由16个肼（一种无机可燃液体化合物）推进器、定位装置和陀螺仪组成，三轴陀螺仪用于保持卫星在太空中的正确方向，定位仪器有助于保持无线电天线指向地球。另外它还配备了8个备用推进器和11个额外的科学仪器，以便在飞过太空中不同行星和其他天体时研究它们。

旅行者1号的构造图源：Harvard University

旅行者1号设计了能在其飞行中长时间运行的通讯系统，该系统由直径约3.7米的抛物面碟形天线组成。正是通过这种天线，位于地球上的太空监测站将发送和接收无线电信号，信号波被调制，使用的是s波段和x波段的频率。当旅行者1号接近木星时，数据处理速率约为115.2 kbps。有时，当旅行者1号无法与地球直接通信时，它会使用一个数字记录器记录62,500 kb的数据，以便在以后的某个时间点进行转发。在这种情况下，信息到达地球的时间取决于探测器与地球之间的直线距离，一般来说。按照去年2月的记录是约16个小时。

旅行者1号在三个放射性同位素发电机（热电）的帮助下获得动力，每个发电机包含24个钚238氧化物球。在发射期间，这三个发电机产生了大约450瓦的电力。电力输出预计每运行87.7年减少一半，发电机预计将为许多操作提供动力直至2025年。

虽然等离子体光谱仪和光偏振测量仪系统已经开始出现问题，但宇宙射线系统、紫外光谱仪、三轴磁力计、等离子体波系统等科学仪器仍然在运行。

旅行者1号的发射和它的旅程

尽管旅行者1号的孪生探测器——旅行者2号发射时间比前者早了几周，旅行者1号到达木星和土星的时间却更早，因为它的路径更短。1979年3月间，旅行者1号离木星最近，距离木星中心约34.9万公里，而早在同年1月它就开始拍摄这颗行星的照片了。大多数对于木星特征的观测都是在探测器近距离逗留的48小时内进行的，行星环首先被发现，然后木卫一（Io）上的火山活动第一次被观测到，还有许多更重要的事实被发现。