“旅行者1號”,原名為美國“水手計劃”中的“水手11號”,是一艘無人外太陽係核動力太空探測器,攜帶有105千克科學探測儀器。它的主體是扁平的十麵棱柱體,頂端裝有一直徑為3.7米的拋物麵天線,左右兩側各伸出一根懸臂,較長的一根是磁強計支柱,短的一根是科學儀器支架。它的飛行速度比截止到目前的任何人造太空船都較快一點,使較它早半個月發射的姊妹船“旅行者2號”永遠都不會超越它,即使在地球以比兩艘太空船要高的發射速度送上太空的“新視野號”也如是。它的一生裏曾受惠於幾次的引力加速。“旅行者1號”目前正處於太陽影響範圍與星際介質之間,將於2012年真正意義上飛出太陽係。“旅行者1號”已經進入了日鞘,即介乎太陽係與星際物質之間的終端震波區域。如果“旅行者1號”最終在離開日球層頂後仍能有效運作,科學家們將有機會首次量度到星際物質的實際情況。太空船發出的信號需要16個小時以上才能抵達它的控製中心,美國太空總署與位於加州帕薩蒂納的加州理工學院合作的噴氣推進實驗室。“旅行者1號”在沿雙曲線軌道運行,並已經達到了第三宇宙速度。這意味著他的軌道再也不能引導太空船飛返太陽係,與沒法聯絡的“先驅者10號”、已停止操作的“先驅者11號”及其姊妹船“旅行者2號”一樣,成為了一艘星際太空船。根據美國太空總署2012年5月7日的消息,“旅行者1號”現在已經飛到了太陽係邊緣,很快將駛出太陽係範圍,成為一艘在恒星空間旅行的飛船,為傳播地球文化和聯絡其他宇宙生物服務。
“旅行者2號”
太陽係八大行星中,天王星地處太陽係的邊遠地帶,距地球約28億千米,相當於地球到土星距離的兩倍。它像地球一樣有公轉和自轉,不過由於距太陽太遠,繞太陽公轉一周長達84年之久。天王星是個龐然大物,它的體積比地球大64倍,質量約為地球的15倍,其大氣主要成分是氫和氦。
“旅行者2號”,以18千米/秒的速度向天王星進發。
1986年1月24日,在距天王星表麵隻有107080千米處掠過,用它攜帶的各種現代化科學探測手段,對這顆奇特的大行星進行人類有史以來首次近距離考察,拍攝它多姿多彩的“身姿”及“麵容”,並將拍攝的照片及其他信息通過無線電波及時發回地球。經過2小時45分鍾後,這些電波穿越浩瀚的宇宙深空到達地球,由地麵的64米大型拋物麵天線接收並送入計算機處理。科學家們利用大型計算機進行一係列分析計算,就可以揭開這顆至今了解甚少的行星的真實麵目,也為探索太陽係的起源和進化問題提供重要的證據。
“旅行者2號”是何物呢?
它是一艘攜帶各種科學儀器的飛船,重量為820千克,外形為16麵體,中央有一個存放燃料的球形箱體,四周安裝各種無線電設備,如直徑為3.7米的拋物麵天線等。
“旅行者2號”飛船攜帶12種科學儀器,以及“地球之音”——向外星人的問候語和反映地球人類文明的照片。這些科學儀器可分為三大類:一是攝像設備,用於拍攝天王星的各種圖像;二是空間環境探測設備,用於探測宇宙射線、宇宙粒子、磁場等;三是射電天文接收機,用於探測大氣層和電離層的特性等。“旅行者2號”不負眾望,將豐碩成果送到人間。“旅行者2號”發現,天王星大氣中氦的含量為10%~15%,其餘是氫。大氣中有風暴雲,但沒有大氣漩渦。高層大氣的溫度很高,在南極上空達1800益,而北極達2400益,真令人驚訝!“旅行者2號”還發現天王星有10顆衛星,但它們都比較小。這樣,天王星就有15顆衛星了。地麵觀測發現天王星有9條環,“旅行者2號”發現它至少有20條環,這些環由冰塊組成,個別的為碎石塊組成。
“旅行者2號”傳回的資料很多,這些資料將幫助人們了解天王星的奧秘。
核動力火箭
20世紀50年代,隨著和平利用原子能的呼聲日益高漲,原子火箭發動機應運而生。法國人設計了以水為工作物質的原子能火箭,它靠核反應堆產生的熱量將水汽化,高速噴射出的水蒸氣能使星際飛船逐漸加速。火箭要噴出5000噸的水才能在50年內把飛船送往最近的恒星——比鄰星(距地球4.22光年)。
一般化學火箭的結構質量占總質量的6%~10%,有效載荷僅占1%;而原子能火箭的結構質量占總質量的12%~15%,但有效載荷可占總質量的5%~8%。以氘為燃料的核聚變火箭,排氣速度可達15000千米/秒,足以在幾十年內把宇宙飛船送到別的恒星。
聚變比裂變放出更大的能量。在一個核聚變推進係統中理論上每千克燃料能夠產生100萬億焦耳能量——比普通化學火箭的能量密度高一千萬倍。核聚變反應將產生大量高能粒子。
用電磁場約束這些粒子,使之向指定方向噴射,飛船就可以高速前進了。
為安全起見,核飛船至少應在近地軌道組裝。為利用月球上豐富的氦資源,月球也是理想的組裝發射地。此外也可以在拉格朗日點(此點處的物體在繞地球運轉的同時保持與月球相對距離不變)處完成組裝,原材料從月球上用電磁推進係統發送。