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旅行者號發射40多年,發現一個可怕事實:人類或永遠離不開太陽系
2023/12/14

從古至今,人類一直都在不斷的研究和探索世界的奧秘,古時候由于人類的科技不夠發達,所以古人一直都認為我們的地球就是唯一的世界,認為太陽和月球都在圍繞地球轉動,不過隨著人類科技的進步,人類在短短幾千年的時間內,走出了地球,當人類走出地球看到宇宙之后,人類的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人類想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中是不是還存在外星生命?帶著這些疑問,人類走上了探索宇宙的道路,為了探索宇宙的奧秘,科學家們向宇宙中發射了很多探測器,我們對宇宙探索的歷史最早可以追溯到1957年10月4日,蘇聯將人類有史以來第一個人造物體發射到太空之中。此舉實現了人類千百年來探索浩瀚宇宙的美好夙愿,也為人類進入太空創造了可能。

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至此,人類清楚地了解到,人類上天必須滿足3個條件:第一,要有強大的運載工具;第二,要有可供航天員乘坐的先進航天器;第三,必須弄清太空環境對人體的影響,并要找到應對的方法。自第一顆人造衛星發射成功后,人類利用人造天體研究和開發宇宙的時代就開始了。在短短的半個多世紀里,從人造衛星的應用到星際探索,從月球探險到火星、土星探測計劃,人類對太空的探索已取得飛速的發展。迄今為止,人類已經成功研制了載人飛船、空間站、航天飛機等載人航天器,將500多人送入太空,有12人登上月球,并已開始建造永久性載人空間站。在20世紀70年代的時候,NASA向太陽系發射了旅行者1號和2號探測器,它們的使命簡單而偉大,向宇宙傳遞人類的問候,并穿越太陽系。

旅行者探測器的主要科學目標是探測太陽系外的行星,衛星以及太陽風等宇宙物理現象,通過對這些外行星和物理現象的正確觀測和分析,科學家們能夠更好的了解宇宙的演化和構造,旅行者號探測器被設計成能夠在太陽系各行星附近進行長時間觀測和收集數據,在探測期間,它們使用各個儀器,包括磁力計、光譜儀等等,來研究行星的大氣,磁場和衛星等特征,旅行者探測器搭載了多種科學儀器,包括成像設備、能量儀器、磁場探測器、粒子探測器等等。通過這些儀器,探測器可以拍攝高清照片、測量外星行星的大氣、磁場、射線等等,為我們揭示太陽系外行星的特征和性質提供了關鍵的數據。旅行者1號探測器飛到木星附近時,觀測了木星的表面,而且還觀測到了木衛一上面的特殊景象,比如說火山噴發,這是人類第一次觀測到除了地球火山噴發之外的其它天體火山噴發的場景。

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在木星附近,旅行者1號受到了引力彈弓效應,加速朝土星飛去,飛行了2年之后,旅行者1號探測器抵達了土星軌道,對土星、土星光環、泰坦星進行了近距離的觀測,并且向人類傳回了很多照片和信息,根據旅行者1號探測器傳回的信息,科學家發現,泰坦星上面有厚厚的大氣層,不過它的大氣層和地球大氣層是不同的,它的大氣層主要是以氮氣為主,而地球大氣中百分之78是氮氣,在泰坦星上面還有液態海洋,科學家認為,如果泰坦星上面存在液態海洋,那麼這顆天體誕生生命的可能性就非常大。不過後來經過科學家的研究發現,泰坦星上面的液態海洋和地球上的海洋不同。泰坦星上面的海洋是甲烷。

這項發現改變了科學家對泰坦星的認知,為未來的衛星探測任務奠定了基礎,除此之外,旅行者1號首次發現了土衛六上面的特雷頓噴泉,這個噴泉是由冰粒子和水蒸汽組成的噴霧柱,從土衛六的南極噴射出來。

這個發現揭示了土衛六可能存在地下海洋的證據,并引起了科學家們對其他天體上生命存在的探索興趣。旅行者1號探測器在觀測土星之后,就直接朝太陽系外飛去,剩下的任務交給了旅行者2號探測器,不過旅行者1號探測器在1990年情人節的時候,拍攝了一張太陽系的全家福,當時旅行者1號探測器距離地球有64億公里,在這張全家福上面,我們的地球只是一個0.12像素的暗淡藍點,在暗淡藍點照片上面,地球是孤懸于廣闊空間中的一個淡藍色像素。

陽光散射成條紋鋪成背景,其中一道恰好穿過了地球,這張全家福由60幀拼接而成的,拍攝視角偏離黃道面大約32度,太陽在一圈圖像中位于中心,用相機最暗的濾片和最短的曝光時間拍攝而成,在八大行星當中,水星和火星未能夠成像,木星和土星成像比較清晰,甚至能夠看到土星環,天王星和海王星則比實際上大很多,是旅行者1號在拍攝過程中移動造成的偏差,地球和金星僅僅是微弱的光點,相信學過攝影的朋友都應該知道,0.

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12像素到底有多大,相當于在一張白紙上面,用圓珠筆輕輕地點了一下,當時美國著名的天文學家、科幻作家卡爾.薩根看到這張照片不由的感慨到:

再看看那個光點吧。那是此地,那是家園,那是我們。你所愛的每一個人,你所知的每一個人,你所聞的每一個人,曾經存在的每一個人,都在它上面度過一生。我們的悲喜相加,千百個自以為是的宗教、意識形態和經濟學說,每一個獵人與強盜,每一個英雄與懦夫,每一個文明的締造者與毀滅者,每一個國王與農夫,每一對青春愛侶,每一對母親父親,憧憬的孩童,發明家與探險家,每一個德行崇高的教師,每一個貪污腐敗的政客,每一個「超級明星」,每一個「最高領袖」、人類歷史上的每一個圣人與罪人,都住在這里——一粒懸浮在陽光中的微塵。

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曾經我們一直認為,地球非常浩瀚,非常廣闊,沒有想到在浩瀚的宇宙中,地球連一粒沙子都算不上。

要知道目前銀河系的直徑達到了20萬光年,人類能夠觀察到的宇宙直徑大約是930億光年,宇宙到底有多大?目前科學家也在積極的研究當中,旅行者1號于2012年進入星際空間,成為了人類歷史上第一個離開太陽系內側的探測器,它繼續朝太陽系外飛行,旅行者1號探測器不僅僅拍攝了太陽系的行星和衛星,還通過拍攝太陽系邊緣的黃道帶,提供了宇宙中一些看不見的物質,比如說彗星、小行星等等。旅行者2號也是1977年發射的,它是第一艘訪問了太陽系四大外行星(木星、土星、天王星和海王星)的航天器,在木星探測任務當中,旅行者2號成功穿越了木星磁層,發現了木星的強大磁場和輻射帶,這一發現揭示了木星的內部結構和動力學過程,還為人類了解太陽系的形成和演化提供了重要線索。

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此外,旅行者2號還發現了木星的四大衛星——伽利略衛星,為人類研究這些衛星的地質和氣候提供了寶貴的資料,在探索土星過程中,旅行者2號還發現了土星多個衛星,為人類研究這些衛星的地質和氣候提供了寶貴的資料。在天王星和海王星的探測過程中,旅行者2號成功飛越了這兩個遙遠的行星,拍攝了大量的高清照片和收集了大量的科學數據,這些數據為人類揭示了天王星和海王星的內部結構,大氣組成和動力學過程,為科學家研究這些行星的形成和演化提供了重要線索,當旅行者2號到達海王星時,旅行者任務小組已經完成了對5個行星的探測,但這顆藍色的大行星仍然帶來了獨特的挑戰。

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海王星距離太陽的距離大約是日地距離的30倍。所以,這顆冰冷的巨人接收到的陽光只有地球的0.001倍。在如此低的光線下,旅行者2號的相機需要更長的曝光時間才能獲得高質量的圖像。但相對于地球,探測海王星時航天器的最大速度卻會達到約60000英里/小時(90000公里/小時)。所以,長時間的曝光會使圖像模糊。在1989年8月25日,旅行者2號從海王星的身邊經過,通過觀測海王星科學家發現了未知的海王星光環,以及多顆海王星的衛星,旅行者2號在觀測太陽系期間,觀測到了太陽系的一件大事——蘇梅克-列維彗星撞擊木星,在1994年7月17日,這顆彗星撞擊了木星,根據科學家的計算得出,這顆彗星的直徑大約是2000米,它撞擊到木星上面產生的能量相當于40萬億噸TNT爆炸所產生的能量,大約是廣島原子彈的20億倍。

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而且讓科學家意外的是,這顆彗星在撞擊木星之前,已經被木星的引力撕成了21塊,也就是說這顆彗星并不是一整個撞擊到木星上的,而且分開撞擊上去的,如果這顆彗星整個撞擊上去,那威力會更大。旅行者1號和2號開啟了人類的星際探索,它們是人類發射的成功脫離太陽系的探測器,它的離開標志著人類進入星際空間時代,這是一次具有里程碑意義的壯舉,向世界展示了人類的科技實力和探索精神,而且旅行者1號和2號的傳回的數據,為科學家們提供了對太陽系外部環境的寶貴信息。它的探測結果改變了我們對行星、衛星、彗星等天體的認知,并且提供了對宇宙的演化和起源的重要線索。

當時科學家在發射旅行者1號和2號的時候,已經考慮到了它們飛出太陽系可能會遇到的問題,比如說外星文明會怎麼樣,科學家在旅行者號上面安裝了金唱片,這個金唱片的外徑大約是12英寸,鍍金表面,內藏金剛石留聲機針,這意味著即使是幾十億年之后,這張唱片的音質依然不變,金唱片內包括了55種人類語言錄制的問候語和各類音樂,另外,磁盤上還有115幅影像,包括太陽系各行星的圖片、人類照片等等,這些數據在向外星人表達人類的問候,唱片還包括時任聯合國秘書長庫爾特·瓦爾德海姆的問候:「這是一份來自一個遙遠的小小世界的禮物。

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上面記載著我們的聲音、我們的科學、我們的影像、我們的音樂、我們的思想和感情。我們正努力生活過我們的時代,進入你們的時代。」

唱片內還包括一個90分鐘的聲樂集錦,主要包括地球自然界的各種聲音以及27首世界名曲,其中有中國古曲《流水》、莫扎特的《魔笛》和日本的尺八曲等。另外,唱片封套上也包括了一塊高純度的鈾238。由于已知其衰變為钚239的半衰期約為41.7億年,這樣捕獲此唱片的外星生命即可據此推算出探測器的發射日期。金盤上面的圖片是一些體現人類文明現狀和特點的圖片,但同時也刻意未發布一些關于核爆炸蘑菇云,或者關于貧窮和疾病的圖像。當時有很多人認為,這個金唱片可能會給人類帶來不必要的麻煩,畢竟我們不知道外星人對我們是不是友好的,到現在為止,這兩個探測器已經飛行了40多年的時間,看到這里,可能有很多人會產生一個疑問,為什麼旅行者號能夠飛行這麼長時間?

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這是因為它們采用了一項革命性的電力系統——「射線同位素熱電發電機」,為它們漫長的星際探索提供了可靠而高效的電力來源。這獨特的發電機利用放射性元素钚的緩慢衰變過程中釋放的熱能來發電。钚是一種放射性元素,其衰變速度極慢,使得它能夠在長時間內穩定地釋放大量熱能。這一過程被聰明地運用在發電機中,通過控制钚的衰變,釋放的熱能產生蒸汽,再通過蒸汽驅動渦輪機實現發電。這電力系統具有顯著的優勢。首先,由于钚衰變速度緩慢,這種發電機能夠持續運行很久,無需頻繁的維護或燃料補充。這對于漫長的星際探測任務至關重要。除了電力系統,科學家們還在探測器的其他方面進行了精心改進,以確保旅行者探測器能夠在宇宙中走得更遠。

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這革命性的電力系統不僅讓旅行者號能夠延續探索之旅,也為未來深空探測提供了可行的技術路徑,將科學家們的夢想推向了更遙遠的星際深處。旅行者2號探測器在2018年的時候進入了星際空間,這時候它突然發現太陽風的速度急速下降,還發現在太陽系的邊緣存在一個火墻,溫度高達49428攝氏度,這到底是怎麼回事呢?科學家經過研究得出,星際介質以及太陽層頂和星際磁場形成了一個復雜的相互關聯的動力學系統,而位于太陽系最外邊緣的系統是一個由超高溫等離子體構成的屏障,就好像是一個火墻一樣,旅行者2號來到這座火墻之前,這座巨大的太陽火墻定義了星際空間的邊緣,旅行者1號由于儀器和設備的不同,從不同的方向通過了這一區域。

旅行者2號對太陽粒子和其他觀測有特殊的監測探測器攜帶的設備,這些設備可專門用于監測太陽粒子和捕捉其他宇宙射線。

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科學家認為,這道火墻是太陽風粒子與太陽系外宇宙輻射和星際粒子高速碰撞的結果,巨大的火墻由太陽噴射的物質組成,其溫度達到近9萬華氏度。不僅如此,科學家在星際空間中發現了由帶電粒子和氣體組成的等離子體密度的決定性躍遷,旅行者2號上的一個儀器檢測到了這種躍遷,這是從太陽風的熱低密度等離子體特征發展到太陽風的冷高密度等離子體的證據,星際空間太陽風在地球磁層前形成弓形激波。太陽風的快速移動等離子體吹過地球,但它不能穿透我們的磁層,地球磁層幾乎像一個固體保護著地球,所以太陽風在地球外邊緣前形成激波磁層。

既然這個火墻的溫度如此之高,為什麼旅行者號探測器并沒有被融化呢?這是因為太空中的物質密度非常小,所謂的5萬度只是計算粒子運動速度后得出的微觀溫度而已,并不是真正的巨觀感覺上的溫度,地球上我們感覺到的熱是因為大量空氣分子在受熱運動,而太空中沒有空氣分子,溫度再高也只是一小部分粒子在高速運動,根本沒有辦法大范圍的傳導,因為在旅行者號的感覺中,所謂的5萬度高溫只是一陣較強的輻射而已,并不會對它們造成實質性的傷害,在我們的傳統映象當中,物質只有三種形態,固態、液態、氣態,作為物質的第四種形態,太陽系邊緣的等離子體火墻除了是日球層的界限之外,還擔任了保護太陽系免遭星際輻射的作用。

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畢竟宇宙中的天體都會向外輻射能量,尤其是大質量的恒星和黑洞的輻射更加可怕,在這種情況下,如果沒有這堵火墻的抵擋,太陽系內部就會成為星際輻射肆虐的地方,到時候地球上的生命就會死亡,目前旅行者1號和2號探測器已經成功的穿越了火墻,它們正在朝著太陽系外飛去,看到這里,相信很多朋友都會產生一個疑問,就是旅行者號什麼時候能夠飛出太陽系?曾經科學家認為,只要飛過了冥王星就算是飛出了太陽系,但是經過科學家的研究發現,太陽系的邊緣在奧爾特星云,只有飛出奧爾特星云才算是飛出了太陽系,根據科學家的研究數據得出,奧爾特星云的范圍在1.5光年左右,想要飛越奧爾特星云,幾乎比登天還難,按照旅行者探測器的飛行速度,至少需要上萬年的時間。

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不過旅行者1號和2號探測器是不可能飛出太陽系了,因為它們的電池電量即將耗盡,當時科學家在旅行者號上面安裝了三塊钚-238為燃料的放射性同位素熱電機,也就是俗稱的的核電池作為動力來源。現在經過46年的不間斷工作之后,旅行者號上的核電池已經衰減嚴重,輸出功率已經下降到只能維持最低消耗,保證和地球的聯系不中斷。不過據專家估計,這幾塊核電池還能勉強維持工作到2025年。而到那時這幾塊核電池將已經持續供能48年,遠遠超出了當年的設計要求。到2025年,旅行者號探測器的電池電量耗盡,它們將永遠的流浪在太陽系內,曾經科學家好美的憧憬都將成為幻想,旅行者號上面的金唱片,可能永遠都不會被外星文明發現。

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不過科學家并不會放棄對太陽系外的探索,飛出太陽系是探索宇宙的第一步,在浩瀚的宇宙中當中,太陽系只是小小的一個星系,人類想要飛出太陽系,必須提升飛船的飛行速度,這樣人類才有機會飛出太陽系,目前科學家正在研究曲速引擎飛行,如果這項飛行技術能夠成功,那麼人類飛出太陽系就容易多了,早在上世紀中葉,一位來自德國的物理學家海姆就提出了曲速概念,他認為利用時空扭曲制造的引力場,就能夠實現超光速航行,因為在愛因斯坦的廣義相對論中描述過,引力的本質事實上是時空彎曲造成的幾何現象,物體的質量越大造成的時空彎曲就越強,這意味著時空能夠改變,在科幻電影《星際迷航》中,飛船能夠超音速曲速驅動推進最重要的組成部分就是重力場位移流行。

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這在電影中被稱為「曲速核心」,也就是曲速引擎。在電影中,曲速引擎并不是讓飛船達到超光速的速度飛行,而是通過扭曲飛船周圍的時空,讓空間的高度扭曲,在時空中打開了一個通道,飛船在從中飛過,這就相當于在兩個區域中,安裝了一個傳送帶,順著這個傳送帶就能夠達到目的地,在電影中,人類通過曲速技術,在飛船周圍添加上了人工制造的時空氣泡——翹曲氣泡。當飛船用超音速航行時,這些「氣泡」就可以保護這些飛船能夠正常地在這個維度航行——由愛因斯坦的相對論可知,光速保持不變,一個物體越接近光速,它的空間和時間就必須做出相應的調整。曲速引擎的飛行速度能夠達到光速的幾十倍甚至幾百倍,以這樣的速度飛出太陽系,簡直容易多了。

不過目前人類的曲速引擎技術還在理論階段,想要真正的實現曲速引擎技術,科學家還需要繼續努力才行,也有一些科學家認為人類或許永遠都無法飛出太陽系,因為我們的宇宙還在不斷的膨脹當中,在20世紀初的時候,美國物理學家愛德溫.

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哈勃發現了星系紅移的現象,這個現象表示這些星系正在遠離我們,看到這個現象之后,愛德溫.哈勃提出了一個大膽的猜測,那就是我們的宇宙還在膨脹當中,而且宇宙膨脹的速度比光速還要快,如果這麼發展下去,那麼宇宙中的星系將會變得越來越遠,最終宇宙中所有的星系都會失去聯系,目前科學家經過計算得出,宇宙中百分之96的星系都已經和我們失去了聯系,所以宇宙膨脹對于人類來說并不是一件好消息。

不過小編認為,既然人類能夠在短短幾千年的時間內走出地球探索宇宙,這說明人類科技發展的速度是非常快的,雖然現在人類還無法飛出太陽系,但是人類的科技在不斷的進步和發展,只要人類能夠堅持不懈的努力下去,未來隨著人類科技的進步,說不定人類能夠飛出太陽系,飛出太陽系只是探索宇宙的起步階段,人類想要徹底解開宇宙的奧秘,需要不斷的努力和發展,小編希望人類能夠早日實現自己的夢想,能夠長久的在宇宙中發展下去,希望這一天能夠早日到來,對此,大家有什麼想說的嗎?

嚴禁無授權轉載,違者將面臨法律追究。

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