距离地球数十亿公里如何拍照?“旅行者”探测器给了我们答案

上个世纪70年代,美国先后发射了“旅行者1号”和“旅行者2号”两个深空探测卫星。迄今为止,这两颗卫星已经在太空中旅行了40多年,距离地球上百亿公里远。尤其是“旅行者2号”,借助了每175年才有的大天体特殊排列机会,成功探测木星、土星,还造访了天王星和海王星,其壮举直到今天都未被超越。那在数码相机和高速硬盘都没有诞生的年代,“旅行者2号”是如何把珍贵的影响资料传回地球的呢?下面就让我们一起来看看吧!

在图像数字化技术大规模应用前,人们想要获得卫星照片最常用的方法有两个。一是利用胶卷,待卫星完成拍摄任务后返回地球,相关人员将胶卷冲洗出来即可。二是可以使用较为成熟光导摄像管技术,将光信号转变为与入射光强度相关的电信号并最终传回地面。前者虽然简单方便,但仅适用于返回式卫星,用在“旅行者2号”这种发射即是永别的深空探测卫星显然不可行。那么,“旅行者2号”只能使用第二种方法来向地球传递图片信息。

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“旅行者2号”上的成像科学系统

为了获得相对清晰的图片,“旅行者2号”上的成像科学系统包括一个宽角相机和一个窄角相机。利用大量的光导摄像管传感器,得到最初的黑白照片。为了获得彩色照片,卫星上摄像管还增加滤波器,每次拍照只允许一定波长进入,这样多次拍照就可以合成出彩色照片。鉴于当时的存储技术和通讯能力有限,“旅行者2号”只能将拍摄到的照片存在磁盘上,然后再一张一张按顺序传回地球。就是靠着这种近乎原始的拍摄和传输手段,“旅行者2号”仍为地球上的科研人员带回了太多太多具有极高参考价值的照片。

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1981年8月拍摄的土星光环

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木卫一的火山喷发

如今,“旅行者2号”已经穿过了日球层顶,成为继“旅行者1号”后第二个正式进入星际空间的探测器。目前,“旅行者2号”上的成像科学系统、红外干涉光谱仪、光极化仪系统、行星射电天文探测仪和紫外光谱仪这五台仪器已经关闭使用,只有宇宙射线探测系统、低能带电粒子仪、磁力计、等离子体波子系统和等离子体科学实验仪器这五台设备还在坚持工作。科研人员表示,如今两艘“旅行者”探测器的放射性热核电池的功率,正在以每年4瓦的速度衰减。终有一天,“旅行者2号”将会和地球永远失去联系。

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“旅行者1号”和“旅行者2号”的旅程轨迹


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