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【旅行者的设计寿命是? 通信还能继续几年? 【钚电源的极限逼近

2025-12-14 23:04    点击次数:173
【旅行者的设计寿命是? 通信还能继续几年? 【钚电源的极限逼近

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宇宙系YouTuber

十之二十五(星期六)九点七分

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1977年发射的美国航天局的旅行者1号和2号。 原本的设计寿命只有一点五年但是,从发射开始47年以上直到现在,两架飞机都还在继续与地球通信。

但是,可以说是“生命之灯”的钚热电发电机( RTG )终于迎来了寿命的终点。

■原本为5年的“奇迹的延长寿命”

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旅行者轨道图来源:美国航天局

旅行者计划最初是以观测木星和土星为目的的短期任务。

但是由于惊人的耐久性和美国宇航局的技术努力,在行星探测结束后,两架飞机仍然继续向太阳系外缘部,以及星际空间旅行。

大幅超过设计寿命而持续工作的理由除了“单纯的结构和坚固的设计”、“备用电路的多路复用”、“切换到省电运用”等之外,最重要的是“放射性同位素发电”的稳定电源方式。

■什么是钚热电发电机( RTG )?

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用于卡西尼和伽利略任务的238PuO2小球。 最初的输出功率为62瓦。 由于放射性衰变产生的热量,颗粒会发光。 这张照片是将颗粒放入石墨外壳中几分钟,去掉外壳时的照片。 资料来源: Deglr6328

旅行者的电力源是利用Pu-238 (二氧化钚)的衰变热的“RTG (放射性同位素热电发电机)”。 搭载了3台RTG,发射当初共计提供了约470瓦的电力。

这是利用半导体元件(硅锗)将因放射性衰变而自然产生的热转换为电力的结构,其一大优点是即使在太阳光无法到达的外行星上也能稳定工作。

但是,Pu-238的半衰期约为87.7年。 除了发热量逐年减少之外,数百度运转的热电元件在长期使用中也会恶化、氧化、热疲劳。

根据美国航天局的估计,RTG的输出是每年下降约4瓦正在寻找。 2025年时,减少到210〜220瓦左右,约为初期的一半。 由于电力不足,近年来一边依次关闭科学观测装置和加热器,一边延长寿命。

Voyager团队将少量电力优先于通信设备,为了维持与地球的通信,多次重新设计了运用模式。 温度有时会降到60度以下,但令人惊讶的是,很多机器还在运转。

■ 2030年代前半期,“沉默”的时刻终于到来

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旅行者的观测仪器配置来源: NASA/JPL

根据美国航天局的最新估计,旅行者的RTG输出2030年前后预计将低于安全运用极限(约160瓦)。 那时除了通信系统以外的所有科学机器都停止了,

不久探测器就保持沉默在星际空间中漂浮变成了。

目前( 2025年)剩余电力:约210W

每年下降:约4W

科学观测可持续时间:还有45年

通信维持极限: 2031〜2033年左右

旅行者是设计寿命的约10倍超过生命的宇宙史上最长寿的探测器。 当其“心脏”RTG的最后热度耗尽时,人类送出太阳系之外最远的人造物体将安静地入睡。

美国航天局的管制小组不断更新程序,以最大限度地利用剩余的电力。 即使一部分存储芯片受损,也要依靠旧文档改写40多年前的代码工作正在进行,正是“与机器的对话”在继续。

旅行者的旅行即将结束,但在那个信号完全中断的日子之前,我们会星际探索的先锋会看到他的身影吧。

你想在持续47年旅行的旅行者的“最后的电波”中寄托什么样的信息呢? 请务必等待您的评论。

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