美国旅行者1号飞行器到底有多厉害?

白小金


每艘旅行者号航天器由65000个部份组成。其中许多部件具有大量的等效小部件,比如晶体管。旅行者一号包含大约500万个等效部件,一台彩电包含大约2500个等效部件,因此旅行者一号拥有相当于2000台彩电的等效电路复杂度。



每个旅行者都配备了自动故障保护的计算机程序。旅行者系统是为深空探测器设计的最先进的系统之一。有七个顶级故障保护程序,每个程序都能够覆盖多种故障类型。旅行者一号有专门的设计和保护,以抵御穿越行星期间巨大的辐射。木星周围受到的辐射水平是致命性水平的一千倍。


旅行者一号拍摄到的木星大红斑

旅行者一号的星空摄像机的分辨率极高,足以在1公里之外阅读一张报纸的所有部分,包括标题,小字,还有广告中的小字……这是摄像方面,大家平时看到的旅行者一号拍摄到的图片都是压缩过的。另外,除非旅行者一号出现严重的子系统故障,否则旅行者一号可能一直会活到2025年……

旅行者一号告别天王星

其实最关键的还是人类的情怀……旅行者一号携带着一张旧唱片,里面有关于地球及其居民的图像、音乐和信息。它就好像一个漂流瓶,里面装了很多信息,被扔进了浩瀚的宇宙海洋。旅行者号的任务还在继续,按照速度估计,每2.25亿年绕银河系一周,途中可能会遇到其他星系。


宇宙与科学


答:NASA在1977年发射了旅行者一号和二号两艘星际探索飞船,直到40多年后的今天,这两艘探测器都还在和地球保持联系,只是电量即将用完而已。


旅行者一号和二号几乎是一样的,两个探测器在很多方面有着先进的技术,直到现在其他国家都难以达到,比如下面几点。

一、先进的空间航行技术

之所以NASA会在1977年,连续发射两颗一样的星际探测器,是因为当时太阳系内的行星,会形成176年一遇的特殊排列,利用此次天文现象,探测器可以借助多颗大行星进行引力加速,从而大大降低发射速度。

比如,旅行者一号借助了木星和土星进行引力加速,旅行者二号借助了木星、土星、天王星和海王星进行引力加速;这样的话,就算探测器离开地球时达不到太阳系的逃逸速度,在借助行星引力加速后,也能达到逃逸速度后飞出太阳系。

NASA厉害在两颗探测器都成功了,精确地按照计划路线行驶,这样的空间导航技术和空间航行技术,是领先其他国家很远的;比如日本在1998年发射的希望号火星探测器,刚飞出地球就偏离了航道,后来又被太阳耀斑摧毁,俄罗斯的很多空间探测器均以失败而告终。


二、先进的核电池

旅行者一、二号使用两块,半衰期为87.7年的放射性钚-238同位素温差核电池供电,经过40多年后还能使用,只是电量快没了而已,这项技术是非常先进的。

就拿嫦娥四号使用的同位素温差核电池来说,核电池是从俄罗斯进口的,主要目的是在夜间给探测器加热,其次才是输出只有2瓦的电能,主要的电能是太阳能来提供;放射性元素衰变会释放能量,把核电池作为热源和作为主供电,技术水平上相差太多。


三、先进的星际通讯技术

目前旅行者一号距离地球216亿公里,旅行者二号距离180亿公里,通讯时差十几个小时;如此远的距离上,要保持和地球间的通讯,这项技术相当厉害。


四、高质量设备

四十多年前的探测器,还能完好地运行,探测器CPU是因特尔4004,主频0.108MHz,内存只有68k,运算能力连现在的一个掌上计算器都比不上。

但是四十多年过去了,旅行者号的电子设备还能正常发挥作用,可见质量之高,就拿2011年我国萤火一号火星探测器,搭乘在俄罗斯的福布斯号上,结果还没飞出地球,福布斯号就失联了,最后坠毁在大洋中。

后来事故报告结论,说俄罗斯的福布斯号上一块不合格的芯片,遭遇宇宙高能射线而失效;四十多年前的旅行者一号,能在宇宙空间中飞这么远,俄罗斯的探测器还飞不出地球,质量水平高低立见!

但是旅行者一号和二号,各自拥有的两块核电池,也将耗尽能源,预计在2020年关闭所有仪器只保留通讯,在2025年耗尽所有电量。


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艾伯史密斯


在寒冷的太空中航行并工作41年,超出设计工作寿命36年,飞行了将近220亿公里,探索了木星、土星等太阳系外侧天体及其部分卫星,足以说明它的厉害。

旅行者1号是美国1977年发射的探测器,重815公斤,设计工作寿命5年,最初任务是探测土星木星及其卫星,经过精确的计算,充分利用了行星的引力弹弓效应,利用携带的同位素温差电池作为能量来源,经过多次变轨,到达了预定的探索星球,但在掠过土星的时候发现土卫六拥有浓密的大气,于是NASA决定让它飞临土卫六进行探测,连带着探测了另两颗土星卫星,由于引力影响,不得已终止了行星探测任务向着太阳系外飞去,任务也修改为探索日球层的顶部。

旅行者1号最引以为傲的可能就是它的使用寿命,尽管早已超出了设计寿命,但是在陆续关闭了一些对探测任务不太重要的设施后,依然可以继续向地球发射信号,向地球传输了大量的信号,但由于传输距离实在遥远,旅行者1号也不是一直在和地球联系着,中间也曾休眠靠着惯性持续向外飞行,在飞跃200亿公里后,旅行者1号探测到的宇宙信号发生了变化,太阳风的影响也降到了最低,据推测它已经飞离了日球层进入了星际介质,但依旧没有飞出太阳系,证实了一些科学家对太阳系范围的推测。

目前旅行者1号仍有电力发送信号,但也已经接近寿命终点了,预计到2028年左右,电力将不足以供应任一单一仪器,将靠着惯性继续向外飞。


来看世界呀


要说旅行者1号的厉害之处,首先,它是离太阳和地球最远的人造物体。目前,旅行者1号与太阳和地球的距离大约都是214亿公里,相当于19.8光时,这意味着宇宙中速度最快的光走完这段距离需要将近20小时。

其次,旅行者1号已经离开地球长达41年,它至今还能正常运行。这艘无人探测器携带的核动力系统可以持续供电长达半个世纪,所以旅行者1号目前还能与地球上的深空网络保持联系。尽管旅行者1号的信号发射功率与普通家用LED灯相当,只有20瓦,并且传播到地球上后衰弱到10^-22瓦,但得益于旅行者1号的高增益天线和地面的深空网络,天地还能继续保持通信,只是信号传播回来或者发射出去需要将近20个小时。

至于题主在问题描述中所说的情况,由于太空十分空旷,旅行者1号几乎不可能会撞上小天体。而对于大天体,科学家在一开始就已经设计好轨道,使旅行者1号不会撞上。

另外,需要注意的是,旅行者1号还在太阳系内,它只是离开了太阳风层顶。广义太阳系半径最少也有1光年,旅行者1号还要将近两万年的时间才能飞出。


火星一号


旅行者一号到底多牛,就以拍照为例简单聊一下。

旅行者一号和二号前后脚发射,至今已飞行了41年,还在工作,目前推测应该是飞出了太阳系,是人类发射的距离地球最远的探测器。

在40多年前,设计和制造旅行者一号的时候,那时还没有CCD,也没有现在习以为常的各种先进的数字成像技术。

但旅行者上的宽幅成像相机大概背了1024*1024阵列的摄像管传感器,每个摄像管用8字节记录信息,当时只有黑白成像功能,为此,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为彩色。

这样,每张图依然很大,实际成像大概5M左右,还要考虑多个频段多张图合成问题,于是还要进行压缩,并储存起来,当时也没有硬盘,通讯能力十分也有限,只能排队传回地球。即便就在这种情况下,旅行者一号还是为我们贡献了大量的美图,尤其是天王星和海王星,这是人类第一次也是唯一一次看到它们的真实面目。

(以上内容来自网络)





震长


旅行者一号和旅行者二号是美国国家航空航天局(NASA)研制的无人外太阳系太空探测器。

旅行者一号于1977年9月5日发射,到现在大体仍然在运行,只是有些功能失效了。已经在外太空工作了四十多年,四十多年,四十多年,是距离地球最远的人造飞行器。



旅行者二号于1977年8月20日发射,比一号还要早,现在仍然在正常运作,是有史以来运行时间最久的宇宙空间探测器。离地球距离仅次于旅行者一号,排名第二。



旅行者一号创造了许多人类之最。

旅行者一号是距离地球最远的人造飞行器。

旅行者一号是第一个离开太阳系的人造飞行器。

由于几次引力加速,旅行者一号的飞行速度比现在任何一个飞行器都要快,甚至超越了早它两个星期发射的旅行者二号。已经达到第三宇宙速度16.7km/s。

旅行者一号以三块放射性同位素热电机作为动力作为动力来源。这些发电机目前已经大大超出了设计寿命。

这两个太空飞行器现在仍然通过深空网络向地球发射其周围的信息,用于科学研究。


航空笔记


1977年9月5日旅行者一号发射,自此开启了自己的太空之旅。旅行者一号先后到访过木星和土星,以及它们的卫星。验证了这些卫星上面存在地下海洋,有可能会有生命存在。



虽然以目前我国的技术来看,旅行者一号的技术并不是很难实现。但如果反回1977年,那旅行者一号的技术可谓最顶尖的。要知道在1970年我国才发射了第一颗太空卫星东方红一号。而1977年还在用长征二号火箭研究卫星返回技术,所以太空旅行对于那时的我们来说,基本上就属于高不可及的技术。当然了,虽然现在我们想要实现旅行者一号的技术并不难,但其实对于世界上其它地方的国家来说就有点难度了。除了美国、俄罗斯、苏联外,其它国家想要实现深空探测,都有点费劲。



如果非要说旅行者一号的一些厉害之处,那排在首位的就是旅行者一号的耐用性。一台机器运行41年还会出现各种问题,而旅行者一号则是在极强的太空射线干扰情况下竟然足足无障碍运行了41年,这让我们不得不佩服当年美国航天器件制造的耐用性。再看看我们的手机,多数都是一两年就不行了,什么时候可以做到使用几十年,那就厉害了。



其次就是美国的同位素温差发电机,真的是电量耐用。足足运行了41年,远超我国的嫦娥系列月球探测器。所以这方面我们还有需要向美国学习技术。



总之,不论怎么样,旅行者一号作为人类第一颗有望飞出太阳系的探测器,还是值得我们永久记忆的。


科学探秘频道


到底多厉害,旅行者一号于1977年9月5日在美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角空军基地发射升空,至今已经连续飞行了41年,并且,直到现在还依然与地球保持着联系。

美国利用他们的深空通讯网络(DSN)与一些飞离地球较远的探测器保持联系。DSN已经有50多年的历史了,它在创立之初是服务于美国军队的,但后来移交给了NASA,成为了NASA在进行深空任务时的通讯站。

深空通讯网络在全球三地设有通讯基础设施,一处在美国加州,另外两处在西班牙马德里、澳大利亚堪培拉。可以保证深空通讯网络(DSN)不受地球自转影响,始终可以保证与探测器们的联系。

2017年11月28日,NASA的工程师们通过深空通讯网络向远在211亿公里外的旅行者一号发射指令,命令旅行者一号短暂开启4个备份推进器,以表明旅行者一号运转正常。

信号的单程传输时间需要19个小时零30分钟,NASA的工程师们焦急的、连续的等待了一天多的时间,终于等来了旅行者一号的回信:沉睡37年的航迹修正推进器(TCM)启动10毫秒运转正常。虽然仅仅启动了10毫秒,但足以显示出如今的旅行者一号除了电量不足外,“身体”还算健康。

然而电量总有耗尽的一天,那时候的旅行者一号将失去与地球的联系,漫无目的的游荡在星际空间中,期待被“谁”捡起来!


科学船坞


美国旅行者1号作为1977年9月 15日发射的航天器,截止2019年仍在工作,它是第一个离开太阳系的人造飞行器。得益于数次引力加速,旅行者1号飞行速度也超过以往飞行器,它也是有史以来距离地球最远的人造飞行器。从以上几点足以窥见美国旅行者1号的厉害之处

图、旅行者1号发射后的轨迹示意图,1981年它经过土星后,一直向蛇夫座前进

1960年代,NASA提出行星旅行计划,用以探测外行星。旅行者1号由喷气推进实验室负责研制,其拥有16个联氨推进器、三轴稳定陀螺仪和将探测器的无线电指向地球的仪器。系统还包括大多数设备的冗余单元和8个备用推进器。旅行者1号的通信系统还被设计为达到和超越太阳系的极限,通信设备包括一个抛物面高增益天线,直径达3.7米。通过地球的三个深空网络站发送和接收无线电波。


美国旅行者1号现在沿着双曲线轨道飞行,并达到了第三宇宙速度。这表示旅行者1号的轨道再也回不到太阳系,也无法联系先驱者10号,成为一艘真正意义上的星际航天器。旅行者最初的目标是探测木星和土星及其环。现在的任务则转换为探测太阳风顶和对太阳风进行粒子探测。

什么动力驱动旅行者1号有如此卓越表现呢?

工程师们给旅行者1号准备了三块放射性同位素热电机,而这些发电机已经远远超过了设计寿命。目前推测,旅行者1号能在2020年前和地球保持联系。钚核电池能支撑搭载的科学仪器工作至2025年。到2036年,旅行者1号通讯信号将完全消失。电池耗尽后,旅行者1号仍会向银河系进发,但不会向地球发回信息。


航空之家


说实话,老美的东西确实厉害,别说旅行者一号是四十年前发射的,哪怕是放在今天,那也是相当高级的太空探测器。


首先我们必须承认美国人牛,确实厉害。早在上个世纪六十年代末信息技术还不发达的时候,美国人就率先将宇航员送上了太空,直到50年后的今天,也没有第二个国家做到这一点。这不可以说不是一种领先全世界,不仅在登陆月球上美国遥遥领先全世界,在整个航天领域,美国都是唯一的超级大国。

1977年,美国先后发射了旅行者二号以及旅行者一号太空探测器,而它们都有着一个共同的目的,那就是飞出太阳系,飞向全宇宙。旅行者一号的目的地是远在四光年之外的半人马座三星系统,目前为止,它仍旧是人类有史以来飞得最远的飞行器,虽然飞了41年了,但是现在也才刚刚飞到太阳系的边缘,想要飞到四光年之外的半人马座三星系统,或许需要几万年的时间。但是不可否认的是,旅行者一号的成功发射是有着划时代意义的。


旅行者一号现在距离地球大约17光时,也就是说从地球上发射一条信息到旅行者一号收到这条信息,需要经过17个小时的传输。那么说到旅行者一号的厉害之处,就不能不提到它先进的星际通讯技术了。要知道旅行者一号目前距离地球有210亿公里,这么远的距离,再强烈的信号,传输到旅行者一号所在之处,也会变得非常微弱,所以旅行者一号上面配备了一个长度为3.5米的天线,以确保可以成功接收到信号。

除此之外,旅行者一号搭载的核电池也值得一提。在40年前,这项技术可以说还算不上非常成熟,原本设计的时候,也没有想到旅行者一号可以工作这么长时间,旅行者一号的超长待机,可以说正是得益于先进的核电池。旅行者一号的重量有815千克,功耗有420瓦,工作了40余年,到今天还可以正常工作并且与地球保持联系,可想而知那个核电池该是有多么先进。


截止到2018年11月,旅行者一号还可以与地球保持正常的联络,未来就算是有飞行器飞到了它的前面,它的地位都是无可替代的。它是第一个提供了土星、木星以及它们卫星详细照片的探测器,也是第一个穿越太阳圈进入星际介质的宇宙飞船。实际上旅行者一号搭载的很多设备现在都不再工作了,预计到2020年的时候,它就会开始关闭科学仪器。而到2025年前后,其核电池的电量将会耗尽,到时候就再也无法和它联系了。


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