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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