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

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

尤其在探索外太陽系領(lǐng)域，美國已經(jīng)有多艘探測器沖向了太陽系邊界。尤其是旅行者1號探測器，是人類歷史上飛得最遠的探測器，距離我們已經(jīng)達到了約254億公里！

這是個什么概念？

哪怕是宇宙中最快的光速，飛到這么遠的距離，也需要8.63萬秒，換算下來就是23.98個小時，接近1天的時間！

按照目前的速度計算，大約在2026年11月的時候，旅行者一號和地球的距離將會達到約259億公里，也就是光的傳播距離整整需要1天時間。屆時，它將創(chuàng)造人類科技的另一個奇跡——史上第一個飛到1”光日“的航天器。

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

它的運氣非常好，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現(xiàn)了加速，從而更快地在宇宙空間穿梭，飛往太陽系邊界。

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

所謂的日球?qū)樱褪翘柕拇艌龊陀钪娴妮椛溥_到平衡的位置。飛出日球?qū)?，意味著從此旅行?號受到的太空輻射將由宇宙主導(dǎo)，太陽的輻射從此會占據(jù)下風(fēng)并且越來越弱。

創(chuàng)造歷史的它并沒有停下步伐，而是繼續(xù)朝著宇宙深空邁進。在經(jīng)歷了另一個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)信號指令，它需要花1天的時間才能收到。如果等它回應(yīng)，還需要再花1天的時間！

所以，如果你想讓它做什么事，至少要提前一天的時間。

但實際情況是，美國宇航局通常會提前幾周甚至幾個月就制定相應(yīng)的計劃，上行給探測器。而旅行者1號當(dāng)初的設(shè)計就是以高度自動化為核心標(biāo)準(zhǔn)之一的，所以它在接收指令后，可以有效按照預(yù)定時間表自動執(zhí)行。

這么遠的距離，還帶來另一個難題，那就是通訊本身也很困難。這就好比兩個人距離非常遠，想要靠吼來交流，是非常不容易的。這要求吼的人嗓門足夠大，聽的人聽力也要足夠好。

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

（旅行者1號探測器天線結(jié)構(gòu)特寫）

在地面，難度相對小一些，因為空間更大，又能隨時更新，提升信號的傳輸能力。但地球上也有一個問題，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，美國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用于傳輸信號的深空站系統(tǒng)，也就是所謂的深空網(wǎng)。這三個分布在世界不同角落的深空站，保證24小時都能對準(zhǔn)探測器，防止其“走丟”。通過最大直徑達70米的全可動拋物面高增益反射天線，旅行者1號的信號強度可以達到手機可接收的最弱信號的1/10萬。

（美國深空網(wǎng)的位置分布）

依然弱得離譜。

不過，美國宇航局還會將這個信號通過超導(dǎo)效應(yīng)，實現(xiàn)超高靈敏度、極低噪音，再利用特殊的設(shè)備將信號放大，就能還原旅行者1號的原始信號了。

除此之外，還有一個細節(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°，那么信號的偏移都會非常遠。比如2023年7月的時候，美國宇航局給旅行者2號發(fā)送的指令就出現(xiàn)了錯誤，導(dǎo)致其天線偏了2°，瞬間失聯(lián)。好在后來探測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號才創(chuàng)造了這么多奇跡。但是，它還有一個核心問題需要面對，那就是能源問題。

太空中是沒法充電的，它也無法利用太陽能供能，所能依賴的只有美國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)開機狀態(tài)時間最長的計算機之一，旅行者1號的系統(tǒng)已經(jīng)連續(xù)運行超過40萬個小時了，核電池的能源也已經(jīng)消耗殆盡了。

（旅行者號的放射性同位素?zé)犭姍C）

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

到了2026年11月，它是否還能保持開機狀態(tài)，目前也不好說。根據(jù)美國宇航局的計算，這個概率還是比較高的，并且會盡力爭取延續(xù)到2027年，迎來它的“五十大壽”。

等到能源全部耗盡，旅行者1號探測器就會和人類徹底失聯(lián)，孤獨地在宇宙穿梭。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系，永不回頭。但它最后會飛到哪里，就誰也不知道了。

一旦旅行者1號和2號探測器失聯(lián)，人類就只剩下一個新地平線號還在太陽系外圍了。此前，我國也透露了探索太陽系外圍的計劃，要在2049年的建國百年之際把探測器送到100個天文單位以外，但目前仍然沒有實施相關(guān)計劃。

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