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在距离地球233亿公里的地方,旅行者1号在以17公里/秒的高速飞
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2022.06.09 山东

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在距离地球233亿公里的地方,旅行者1号在以17公里/秒的高速飞行,是子弹速度的20倍。仅有68KB内存,在太空中飞了45年,3块核电池提供420瓦的功耗。它是目前距离地球最远的人造飞行器。到2025年它的同位素温差发电机将彻底失去电力。就是这样承载人类梦想的探测器,却是在图2这块大黑板上计算出来的。
 
图2是NASA科学家在大黑板上计算,6个人有的登着梯子,有的跪在地上,在没有计算机加持的年代,硬是用粉笔算出了旅行者1号的轨迹,并在1977年成功发射。后来成功发射了旅行者2号、先驱者者11、12号、新视野号、帕克号等探测器。
 
旅行者1号用的是Intel 4004处理器,这种处理器比你手机里面的芯片要“弱”几十万倍。因为芯片内只有2250个晶体管,要知道现在手机芯片里面有100多亿个晶体管的哦。Intel 4004的晶体管之间的距离是10微米,能够处理4比特的数据,1秒仅能运算6万次,性能很低但在当时算最好的了。
 
在当时这个成本不到100美元的小芯片,成为了旅行者一号的大脑,它管理着这个当时世界上最先进仪器的“生活起居”,包括同位素发电机的电量分配、低能带电粒子探测器、红外和紫外光谱仪、光偏振分析仪、光学校准目标与散热器、行星射电系统、磁力计、宇宙射线系统、太阳感应器等各种仪器的启动与关闭。
 
上面有1张12英寸的铜质磁盘唱片,采用镀金的锻造工艺,用金刚石打造的留声针,能够完整保存十几亿年都崭新如初,上面刻录着55种人类问候语和各国代表音乐,其中我国的四种问候语分别是普通话、闽南语、粤语、吴语。并且有一块很小的先驱者镀金铝板,记录着被发射的时间和地点,以便让未来的太空探险者识别。
 
更贴心的是,在唱片的外面有小块高纯度的铀238。因为钚239的半衰期为41.7亿年,这样捕获唱片的外星生命就能计算出探测器的发射时间。在唱片的表面刻有代表太阳系相对于银河系内的已知的14颗脉冲星的位置,以及氢原子的基态状态,以及唱片里影像部分的解码方式等。
 
截止到2020年6月旅行者1号仍然正常运作,因为本身的损耗以及电力不足所以陆续关闭了一些仪器。2007年关闭了等离子子系统运作,2008年关闭了行星无线电天文实验,2015年停止数据磁带机运作,2016年停止回转仪运作,2020年开始关闭大部分科学仪器,2025年将没有足够电力完全停止工作。
 
旅行者1号用了3块核电池,采用的是放射性同位素温差发电机,这是一种热电效应,在一定温度下材料本身会产生电势差。用的半导体材料包括碲化铋、碲化铅、锗硅合金等,在热源和换能器之间形成温差就能发电。而热源就是放射性同位素,一般制成圆柱形电池,燃料放在电池中心,周围用热电元件包覆,放射性同位素发射高能量的α射线,在热电元件中将热量转化成电流。
 
它是第一个拍摄了木星、土星、以及它们的卫星详细照片的探测器,1979年3月 飞过了木星,在1980年11月飞过土星,当时最近距离只有124000公里。2017年NASA工程师们首次点燃了它37年来没有工作的航迹修正推进器(TCM),并且测试了10毫秒脉冲定位飞船的能力,这质量是真的好。
 
旅行者1号还有一个姊妹船叫做旅行者2号,两者设计相同,于1977年8月20日在肯尼迪航天中心成功发射升空。旅行者2号的轨迹与1号不同,在接近土卫六的引力时产生引力弹弓效应,又继续飞向天王星和海王星。
 
太阳系的直径是2光年左右,目前旅行者1号目前只飞了20光时左右,这45年连家门口都还没出去,如果在这个距离上能发现外星文明的话,那就说明外星文明已经在太阳系很久了。 
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