43年飞行223亿公里，“旅行者一号”使用了什么作为动力？
自人类有意识以来 ， 就一直对浩瀚星空有着无限的好奇 ， 幻想星河的对面有另一个广阔的世界 。
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到了现代 ， 先进的科学技术让幻想变成可现实 ， 人类终于摆脱了地球的桎梏 ， 第一次体会到了宇宙到来的震撼 。
随着时间的不断推移 ， 初入宇宙时的震撼慢慢转变成了对未知的好奇 ， 各种探索宇宙的方法和发明相继出现 ， 这其中就有著名的“旅行者一号”探测器 。
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截止2020年6月8日 ， 1977年9月5日发射的旅行者一号已经在宇宙中默默飞行了快43年的时间 。 此时距离地球约223亿公里 ， 和地球单程通讯需要20小时36分钟 ， 飞行速度约为55000公里每小时 。
如果不算占据天然优势的帕克太阳探测器（24.7万公里每小时） ， 那么“旅行者一号”绝对是人类最快的飞行器 ， 同时也是距离地球最远的飞行器 。
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那么“旅行者一号”凭什么能飞这么远呢？或者说它究竟使用了什么动力 ， 以至于能够在宇宙中43年飞了223亿公里呢？
我们都知道 ， 火箭想要飞到宇宙中需要大量的燃料 ， 所以随着火箭荷载的增加 ， 所需要的燃料也在增加 。
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而化石燃料能量转化率很低 ， 这也就意味着当火箭整体荷载到一定程度的时候 ， 会出现即便将整个地球的化石能源都燃烧 ， 也无法将它送出地球的情况 。
为了跳出这个死循环 ， 同时也为了让探测器能够飞得更远更快 ， 科学家们想到了一个绝妙的方法 ， 也就是飞船在进入宇宙之后 ， 逐渐靠近某个引力稍大的星球 ， 然后借助这个星球的引力将自己“抛”出去 ， 就像人类扔链球一样 。
采用这样的方法能够以极小的消耗 ， 换取相当可观的加速度 。 更主要的是 ， 如果抛一次不行 ， 还可以继续换颗星球抛第二次、第三次 。 这种借力的方法被科学家们取了一个非常贴切的名字——引力弹弓 。
20世纪70年代 ， 科学家们发现太阳系外侧的四个行星——木星、土星、天王星以及海王星正在向太阳一侧靠拢 ， 这种极为罕见的排列方式通常176年才会发生一次 ， 而这个时候也是利用引力弹弓探索这四个行星绝好的机会 。
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为了不错过这次机会 ， NASA随即启动了“航海家计划”（Voyagerprogram） ， 旅行者一号和二号相继升空 。
事实上 ， 在最开始的时候科学家并未打算让旅行者一号和二号飞出太阳系 ， 只是单纯的想让它们探测太阳系外侧四个行星 ， 只是后来临发射的时候才想到将它们作为“地球名片”发射到宇宙深处 ， 这才在它们身上放置了一些地球和人类的信息 。
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由于受到荷载的限制 ， 将它们带入宇宙的泰坦Ⅲ型火箭并未给它们留很多的燃料 ， 好在这两个探测器坚持飞到了木星 ， 并利用木星的引力大大提高了飞行速度 ， 以至于飞掠土星之后它们的速度已经达到了惊人的45公里/秒 。
下图能够看到旅行者二号利用了四次引力弹弓 ， 速度一次比一次快 。
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1980年11月 ， 已经在宇宙中飞行了3年多的旅行者一号 ， 在圆满完成了考察木星、土星等天体的科研任务之后 ， 由于飞行轨迹的偏移 ， 不得已结束了对太阳系外侧行星的勘探 ， 转身朝着绚烂的宇宙深处飞去 。
当然了 ， 旅行者号们之所以能够飞得这么远和这么久 ， 一方面得益于引力弹弓的帮助 ， 另一方面在于使用了自身能量进行变轨和姿态修正 。
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而它们自身的能量都来自于一个使用了钚-238做燃料的同位素热电机 ， 只要将钚-238衰变产生的热量转化为电能 ， 那么就能够基本维持探测器的消耗 。
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值得一提的是 ， 钚-238是一种有些奇特的放射性同位素 ， 它的半衰期约为88年 ， 不会对环境造成任何的污染 ， 甚至具有极高的可回收性 。 正是因为具有这些特性 ， 科学家们才最终选择了钚-238作为旅行者号的能源 。
不过由于荷载极为严格 ， 所以旅行者号们身上携带的钚-238大约只有几公斤 。 而根据NASA的推测 ， 旅行者号目前剩余能量将会在2025年完全耗尽 。
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【43年飞行223亿公里，“旅行者一号”使用了什么作为动力？】届时它身上携带的所有科学仪器将会全部关闭 ， 并且彻底和地球失去联系 ， 然后在孤独和寂寞中奔赴宇宙深处 ， 成为人类文明在宇宙中存在过的证据之一 。
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