259億公里，美國(guó)有望創(chuàng)造一奇跡！我國(guó)該領(lǐng)域還是空白

作為老牌的航天強(qiáng)國(guó)，美國(guó)雖然在登月、月球基地等方面被我國(guó)追上，但瘦死的駱駝比馬大，有些老本依然足夠他們啃。

尤其在探索外太陽(yáng)系領(lǐng)域，美國(guó)已經(jīng)有多艘探測(cè)器沖向了太陽(yáng)系邊界。尤其是旅行者1號(hào)探測(cè)器，是人類歷史上飛得最遠(yuǎn)的探測(cè)器，距離我們已經(jīng)達(dá)到了約254億公里！

這是個(gè)什么概念？

哪怕是宇宙中最快的光速，飛到這么遠(yuǎn)的距離，也需要8.63萬(wàn)秒，換算下來(lái)就是23.98個(gè)小時(shí)，接近1天的時(shí)間！

按照目前的速度計(jì)算，大約在2026年11月的時(shí)候，旅行者一號(hào)和地球的距離將會(huì)達(dá)到約259億公里，也就是光的傳播距離整整需要1天時(shí)間。屆時(shí)，它將創(chuàng)造人類科技的另一個(gè)奇跡——史上第一個(gè)飛到1”光日“的航天器。

旅行者1號(hào)探測(cè)器發(fā)射于1977年9月5日，算下來(lái)已經(jīng)是48年前的事了——按照咱們的說(shuō)法，今年還是它的“本命年”~

它的運(yùn)氣非常好，趕上了176年一遇的行星幾何排列，利用科幻電影里提到的引力彈弓效應(yīng)，不僅順利近距離拜訪了木星，土星，天王星和海王星，而且借助它們的引力實(shí)現(xiàn)了加速，從而更快地在宇宙空間穿梭，飛往太陽(yáng)系邊界。

2012年，旅行者一號(hào)探測(cè)器創(chuàng)造了人類的歷史，那就是穿越了日球?qū)樱蔀榱耸讉€(gè)“飛出太陽(yáng)系”的人類探測(cè)器。

所謂的日球?qū)樱褪翘?yáng)的磁場(chǎng)和宇宙的輻射達(dá)到平衡的位置。飛出日球?qū)樱馕吨鴱拇寺眯姓?號(hào)受到的太空輻射將由宇宙主導(dǎo)，太陽(yáng)的輻射從此會(huì)占據(jù)下風(fēng)并且越來(lái)越弱。

創(chuàng)造歷史的它并沒(méi)有停下步伐，而是繼續(xù)朝著宇宙深空邁進(jìn)。在經(jīng)歷了另一個(gè)14年后，它將創(chuàng)造1光日的歷史。這意味著，人類即便給它發(fā)信號(hào)指令，它需要花1天的時(shí)間才能收到。如果等它回應(yīng)，還需要再花1天的時(shí)間！

所以，如果你想讓它做什么事，至少要提前一天的時(shí)間。

但實(shí)際情況是，美國(guó)宇航局通常會(huì)提前幾周甚至幾個(gè)月就制定相應(yīng)的計(jì)劃，上行給探測(cè)器。而旅行者1號(hào)當(dāng)初的設(shè)計(jì)就是以高度自動(dòng)化為核心標(biāo)準(zhǔn)之一的，所以它在接收指令后，可以有效按照預(yù)定時(shí)間表自動(dòng)執(zhí)行。

這么遠(yuǎn)的距離，還帶來(lái)另一個(gè)難題，那就是通訊本身也很困難。這就好比兩個(gè)人距離非常遠(yuǎn)，想要靠吼來(lái)交流，是非常不容易的。這要求吼的人嗓門足夠大，聽(tīng)的人聽(tīng)力也要足夠好。

為此，美國(guó)宇航局為旅行者一號(hào)準(zhǔn)備了直徑達(dá)3.66米的高增益天線，從而有效地將信號(hào)傳輸給地球。

（旅行者1號(hào)探測(cè)器天線結(jié)構(gòu)特寫）

在地面，難度相對(duì)小一些，因?yàn)榭臻g更大，又能隨時(shí)更新，提升信號(hào)的傳輸能力。但地球上也有一個(gè)問(wèn)題，那就是隨著地球的自轉(zhuǎn)，如果轉(zhuǎn)到背向航天器的一面，那就聯(lián)系不上了。

不過(guò)，美國(guó)宇航局目前在加州金石、西班牙馬德里和澳大利亞堪培拉分別擁有一個(gè)用于傳輸信號(hào)的深空站系統(tǒng)，也就是所謂的深空網(wǎng)。這三個(gè)分布在世界不同角落的深空站，保證24小時(shí)都能對(duì)準(zhǔn)探測(cè)器，防止其“走丟”。通過(guò)最大直徑達(dá)70米的全可動(dòng)拋物面高增益反射天線，旅行者1號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度可以達(dá)到手機(jī)可接收的最弱信號(hào)的1/10萬(wàn)。

（美國(guó)深空網(wǎng)的位置分布）

依然弱得離譜。

不過(guò)，美國(guó)宇航局還會(huì)將這個(gè)信號(hào)通過(guò)超導(dǎo)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)超高靈敏度、極低噪音，再利用特殊的設(shè)備將信號(hào)放大，就能還原旅行者1號(hào)的原始信號(hào)了。

除此之外，還有一個(gè)細(xì)節(jié)需要精心控制，那就是航天器的姿態(tài)。在兩百多億公里的距離下，高增益天線的角度哪怕偏了1°，那么信號(hào)的偏移都會(huì)非常遠(yuǎn)。比如2023年7月的時(shí)候，美國(guó)宇航局給旅行者2號(hào)發(fā)送的指令就出現(xiàn)了錯(cuò)誤，導(dǎo)致其天線偏了2°，瞬間失聯(lián)。好在后來(lái)探測(cè)器在新的指令下校準(zhǔn)了天線，才恢復(fù)聯(lián)系。

在這么多手段的基礎(chǔ)之上，旅行者1號(hào)才創(chuàng)造了這么多奇跡。但是，它還有一個(gè)核心問(wèn)題需要面對(duì)，那就是能源問(wèn)題。

太空中是沒(méi)法充電的，它也無(wú)法利用太陽(yáng)能供能，所能依賴的只有美國(guó)宇航局給它安裝的核電池。

核能雖然有效，但也是有極限的。作為人類歷史上連續(xù)開(kāi)機(jī)狀態(tài)時(shí)間最長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)之一，旅行者1號(hào)的系統(tǒng)已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行超過(guò)40萬(wàn)個(gè)小時(shí)了，核電池的能源也已經(jīng)消耗殆盡了。

（旅行者號(hào)的放射性同位素?zé)犭姍C(jī)）

當(dāng)初美國(guó)宇航局一度擔(dān)心其在2025年就將熄滅，但通過(guò)關(guān)閉大部分功能，只保留最基本的部分，旅行者1號(hào)能夠勉強(qiáng)繼續(xù)工作下去。

到了2026年11月，它是否還能保持開(kāi)機(jī)狀態(tài)，目前也不好說(shuō)。根據(jù)美國(guó)宇航局的計(jì)算，這個(gè)概率還是比較高的，并且會(huì)盡力爭(zhēng)取延續(xù)到2027年，迎來(lái)它的“五十大壽”。

等到能源全部耗盡，旅行者1號(hào)探測(cè)器就會(huì)和人類徹底失聯(lián)，孤獨(dú)地在宇宙穿梭。目前，它的速度已經(jīng)超越了第三宇宙速度，這意味著它注定將擺脫太陽(yáng)系，永不回頭。但它最后會(huì)飛到哪里，就誰(shuí)也不知道了。

一旦旅行者1號(hào)和2號(hào)探測(cè)器失聯(lián)，人類就只剩下一個(gè)新地平線號(hào)還在太陽(yáng)系外圍了。此前，我國(guó)也透露了探索太陽(yáng)系外圍的計(jì)劃，要在2049年的建國(guó)百年之際把探測(cè)器送到100個(gè)天文單位以外，但目前仍然沒(méi)有實(shí)施相關(guān)計(jì)劃。

盡管我國(guó)的航天科技發(fā)展相當(dāng)迅猛，但深空探測(cè)領(lǐng)域基本上仍處于空白狀態(tài)，和美國(guó)之間還有很大的距離需要追趕。如果真的想要實(shí)現(xiàn)上面這個(gè)目標(biāo)，看來(lái)需要抓緊時(shí)間了。