世界上最远的人造物体是谁?相信很多人都会吐出5个字:旅行、旅行、人、1、数,不管是10年前还是现在,航海者一号无疑是人类最远的人造造物。2012年,它距离星际介质已经达到181亿公里,喷气推进实验室(JPL)航海者页面的实时数据显示,航海者一号与太阳的直线距离达到224.51亿公里。以恒定的速度向外飞。
224.51亿公里,你知道有多远吗?相当于150个天文单位(AU),每个单位等于地球到太阳的平均距离。从这一刻开始算起,当一缕阳光从太阳表面飞到航海者一号上时,航海者一号需要20小时44分29秒才能接收到。同样,人类通过地面深空网络的无线电将其发送给航海者一号。对于控制命令,旅行者1号要到20小时后才会有反应,而人类要等40个小时左右才能确认旅行者1号是否成功执行了命令。
在星际介质中,光的照度与距离成反比。阳光经过20小时的衰减到达航海者一号,光线已经变得很微弱。如果站在航海者一号上用肉眼看太阳,直径139万公里的太阳缩小到笔尖大小,几乎变成了一颗恒星。因此,航海者一号现在的空间可以用“黑暗”来形容,比地球的黑夜还要暗很多,而在这种环境下供电的太阳能电池板显然是行不通的,所以航海者一号使用的是RTG核电池.
说到核电池,人们通常会想到核电站,利用核裂变或核聚变的能量获得巨大的能量,但RTG核电池的原理不是这样的。它通过放射性元素的长期辐射获得稳定的功率。航海者一号的照片显示,它的吊杆上有三个圆柱形物体。它们是三个RTG核电池。RTG核电池实际上是一种放射性同位素热电发电机(RTG)。每个RTG存储24个钚238氧化物球。
钚238是一种通过人工方法制成的放射性元素,半衰期为87.7年。RTG核电池的外壳是硅锗热电偶,可以将钚238的辐射能转化为电能。1977年9月5日,在歼一发射成功的那天,RTG核电池可以提供470瓦的电力。因为三块RTG核电池,航海者一号在过去的43年里一直与地球上的人类保持着密切的联系,传回了很多有价值的数据,比如太阳系中的全家福照片、太阳磁泡的形状、以及星际介质中宇宙射线的强度。
然而,RTG核电池无法提供永久的电力。科学家预测2025年以后就会没电了,为什么RTG核电池只用了48年就没电了?要知道半衰期是87.7年。每过87.7年,钚238就会减少一半,提供的能量也会减半。也就是说,RTG核电池的能量要到2064年才会减半。按理说,到2025年,RTG核电池至少可以提供初始功率的70%,即329瓦。
但实际情况并非如此。实际功率远低于理论功率。由于功率急剧下降,航海者一号从2007年开始就一直关闭科学仪器以节省电力。2007年,等离子体子系统(PLS)被关闭。行星射电天文(PRA)于2008年关闭,紫外光谱仪(UVS)于2016年关闭,数据磁带记录器(DTR)于2018年关闭,陀螺仪于2019年关闭。截至2020年8月7日,前10名中有6个航海者一号上的科学探测仪器已经关闭。美国宇航局科学家预测,所有科学仪器将在2025年关闭。
功率快速下降的原因是RTG核电池外壳上的硅锗热电偶。硅锗热电偶是一种能将热能转化为电能的器件。电源效率低的另一个原因是热电偶接头老化接触不良,传热效果变差,供电自然受到影响。2025年后,航海者一号成为不受控制的人造物体,在星际介质中游荡,如果飞向4.2光年外的比邻星,需要73775年才能到达。7万年后的地球会是什么样子?,谁也想不到。
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