旅行者与宇宙速度
旅行者1号上的金色唱片(来源:网络)
它们从地球出发,经过数不清的时间,来到了太阳系的边缘,在这里回头看去,已经找不到地球的位置了,太阳也只是天空中不起眼的一颗星星而已。
这不是电影中的科幻场景,也不是小说里描绘的宇宙冒险,而是旅行者号的太空任务。1977年8月20日,旅行者2号宇宙飞船发射升空,紧随其后,旅行者1号于这一年的9月5日也发射升空。这两艘无人飞船都是从美国佛罗里达州的空军基地发射的,它们先被派去与木星会合,很快,在它们发射后不到两年的时间里,也就是1979年3月5日,旅行者1号来到木星附近,接着又去考查了土星……之后,便向着新的目标出发了——飞出太阳系。
你的疑问肯定来了,既然飞出太阳系这么让人兴奋,为什么宇航员叔叔不一起去呢?
飞出太阳系并不是做不到,只不过还没办法带上人,这是为什么呢?如今,43年已经过去了,旅行者1号到哪儿了?它已经穿越了日球层顶(图中浅蓝色的边界),进入了星际空间,但是,还远远没飞出太阳系呢!因为真正的太阳系边界是太阳的引力范围,那最少也要再飞几万年……可想而知,我们人类是没办法这么长寿的,更何况也没办法带上那么多年的粮食和水呢。
好吧,还是让我们寄希望于宇宙飞船吧!旅行者如何才能飞出太阳系呢?答案与宇宙速度有关。让我们给宇宙速度排排坐,它们有第一、第二和第三。
第一宇宙速度是物体可以离开地面,环绕地球的速度,当航天器以第一宇宙速度运行,就说明它是沿着地球表面运行的。
但是,要想要摆脱地球的引力,离开地球飞行,你就要达到第二宇宙速度了。比如,火星探测器的发射速度就是先“第一”后“第二”的,它先是环绕地球飞行,然后不断加速冲出地球。
如果你想像旅行者一号一样,有个远大的梦想:飞出太阳系,那就需要第三宇宙速度了。虽然第二宇宙速度让你逃离了地球的引力,但接下来你还要受到太阳的引力作用,想要摆脱太阳的引力,就还要继续加速,到达所谓的第三宇宙速度。(其实呢,如果说第四宇宙速度,也是有的,指能摆脱银河系引力的速度,不过那更是天方夜谭了)。
真的会有旅行者1号飞出太阳系的这么一天吗?我们很担心,因为它身上的电池也将要耗尽了,一旦电池耗尽,人类将会永远失去它的消息。不过,旅行者1号携带了一张金色的唱片,上面载满了人类的声音,作为献给可能遇到的外星文明的礼物,唱片可以保存10亿年之久。其实,就在旅行者1号飞到木星附近几个月后,2号也跟着来了,之后它又去考查了其他行星,在离开海王星后,它也向着太阳系的边缘飞去了,就在2019年,2号也传回了好消息,它也进入了星际空间。不管怎么说,旅行者两兄弟目前仍在路上,而且不断刷新着人类探测器的纪录。
参考资料:
https://www.pitara.com/science-for-kids/5ws-and-h/what-were-the-voyager-missions/
https://en.wikipedia.org/wiki/Escape_velocity
作者:董依明
审稿:于颖卓,中科院地理科学与资源研究所博士