259亿公里，美国有望创造一奇迹！我国该领域还是空白

酷狗e族

作为老牌的航天强国，美国虽然在登月、月球基地等方面被我国追上，但瘦死的骆驼比马大，有些老本依然足够他们啃。

尤其在探索外太阳系领域，美国已经有多艘探测器冲向了太阳系边界。尤其是旅行者1号探测器，是人类历史上飞得最远的探测器，距离我们已经达到了约254亿公里！
这是个什么概念？
哪怕是宇宙中最快的光速，飞到这么远的距离，也需要8.63万秒，换算下来就是23.98个小时，接近1天的时间！

按照目前的速度计算，大约在2026年11月的时候，旅行者一号和地球的距离将会达到约259亿公里，也就是光的传播距离整整需要1天时间。届时，它将创造人类科技的另一个奇迹——史上第一个飞到1”光日“的航天器。
旅行者1号探测器发射于1977年9月5日，算下来已经是48年前的事了——按照咱们的说法，今年还是它的“本命年”~
它的运气非常好，赶上了176年一遇的行星几何排列，利用科幻电影里提到的引力弹弓效应，不仅顺利近距离拜访了木星，土星，天王星和海王星，而且借助它们的引力实现了加速，从而更快地在宇宙空间穿梭，飞往太阳系边界。

2012年，旅行者一号探测器创造了人类的历史，那就是穿越了日球层，成为了首个“飞出太阳系”的人类探测器。
所谓的日球层，就是太阳的磁场和宇宙的辐射达到平衡的位置。飞出日球层，意味着从此旅行者1号受到的太空辐射将由宇宙主导，太阳的辐射从此会占据下风并且越来越弱。
创造历史的它并没有停下步伐，而是继续朝着宇宙深空迈进。在经历了另一个14年后，它将创造1光日的历史。这意味着，人类即便给它发信号指令，它需要花1天的时间才能收到。如果等它回应，还需要再花1天的时间！
所以，如果你想让它做什么事，至少要提前一天的时间。

但实际情况是，美国宇航局通常会提前几周甚至几个月就制定相应的计划，上行给探测器。而旅行者1号当初的设计就是以高度自动化为核心标准之一的，所以它在接收指令后，可以有效按照预定时间表自动执行。
这么远的距离，还带来另一个难题，那就是通讯本身也很困难。这就好比两个人距离非常远，想要靠吼来交流，是非常不容易的。这要求吼的人嗓门足够大，听的人听力也要足够好。
为此，美国宇航局为旅行者一号准备了直径达3.66米的高增益天线，从而有效地将信号传输给地球。

（旅行者1号探测器天线结构特写）
在地面，难度相对小一些，因为空间更大，又能随时更新，提升信号的传输能力。但地球上也有一个问题，那就是随着地球的自转，如果转到背向航天器的一面，那就联系不上了。
不过，美国宇航局目前在加州金石、西班牙马德里和澳大利亚堪培拉分别拥有一个用于传输信号的深空站系统，也就是所谓的深空网。这三个分布在世界不同角落的深空站，保证24小时都能对准探测器，防止其“走丢”。通过最大直径达70米的全可动抛物面高增益反射天线，旅行者1号的信号强度可以达到手机可接收的最弱信号的1/10万。

（美国深空网的位置分布）
依然弱得离谱。
不过，美国宇航局还会将这个信号通过超导效应，实现超高灵敏度、极低噪音，再利用特殊的设备将信号放大，就能还原旅行者1号的原始信号了。
除此之外，还有一个细节需要精心控制，那就是航天器的姿态。在两百多亿公里的距离下，高增益天线的角度哪怕偏了1°，那么信号的偏移都会非常远。比如2023年7月的时候，美国宇航局给旅行者2号发送的指令就出现了错误，导致其天线偏了2°，瞬间失联。好在后来探测器在新的指令下校准了天线，才恢复联系。

在这么多手段的基础之上，旅行者1号才创造了这么多奇迹。但是，它还有一个核心问题需要面对，那就是能源问题。
太空中是没法充电的，它也无法利用太阳能供能，所能依赖的只有美国宇航局给它安装的核电池。
核能虽然有效，但也是有极限的。作为人类历史上连续开机状态时间最长的计算机之一，旅行者1号的系统已经连续运行超过40万个小时了，核电池的能源也已经消耗殆尽了。

（旅行者号的放射性同位素热电机）
当初美国宇航局一度担心其在2025年就将熄灭，但通过关闭大部分功能，只保留最基本的部分，旅行者1号能够勉强继续工作下去。
到了2026年11月，它是否还能保持开机状态，目前也不好说。根据美国宇航局的计算，这个概率还是比较高的，并且会尽力争取延续到2027年，迎来它的“五十大寿”。

等到能源全部耗尽，旅行者1号探测器就会和人类彻底失联，孤独地在宇宙穿梭。目前，它的速度已经超越了第三宇宙速度，这意味着它注定将摆脱太阳系，永不回头。但它最后会飞到哪里，就谁也不知道了。
一旦旅行者1号和2号探测器失联，人类就只剩下一个新地平线号还在太阳系外围了。此前，我国也透露了探索太阳系外围的计划，要在2049年的建国百年之际把探测器送到100个天文单位以外，但目前仍然没有实施相关计划。

尽管我国的航天科技发展相当迅猛，但深空探测领域基本上仍处于空白状态，和美国之间还有很大的距离需要追赶。如果真的想要实现上面这个目标，看来需要抓紧时间了。

—じ☆ve人生—

就美国这技术，登月不是小小菜一碟？

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