zp0223 发表于 2023-9-12 16:49:17

中国能否制造出追赶上旅行者1号的深空探测器?

虽说voyager1利用了各大星球的引力加速[据说是176年一遇],但是想必今天的航天器初速度,动力,材料,程序设计等方面要超过40年前很多,所以近期(如果中国有这种意愿的话)是否可能造赶上旅行者1号的飞行器呢?

aspmx1195 发表于 2023-9-12 16:49:38

旅行者号采用的引力弹弓+一船四星的航线,每175年才会有一次,美国人很幸运的在1970年代赶上了这个好事,发现引力弹弓方法之后,正好有时间建造旅行者号上车。
后来者就没这么幸运了,包括美国人自己的探索冥王星的新地平线号,因为时间晚,就没办法引力弹弓加速,只能减小探测器重量然后用大推力火箭硬推。
中国要发射探测器,当然不会只是打出太阳系这么无聊,肯定要探索沿途行星系统为主,飞出太阳系为辅,木星,土星,天王星,海王星四个巨行星,都有强大的引力可以捕获高速探测器,从而可以让探测器围着行星反复转圈圈彻底探索够本,结局是寿命到期后一头撞入巨行星彻底销毁。典型的代表就是探索土星的卡西尼号。
冥王星引力太小,探测器只能掠过,拍照片做探索都是一次性的,只有这种探测器才有可能超过旅行者号,但是这种项目优先级并不高,还有那么多行星等着探索,矮行星不是最急需的探索对象,全力造一台那么快的探测器不划算。
综上所述,超过旅行者号的探测器,即使技术上没问题,也不太好实现

rainpower 发表于 2023-9-12 16:50:13

距离我们最远的人类制造物是什么?毫无疑问,它是美国人50年前发射的“旅行者1号”和“旅行者2号”两个深空探测器,它们都已经在距离地球非常遥远的地方,其中旅行者1号距离我们已经在220亿公里之外。

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这两个探测器都隶属于美国宇航局,旅行者1号发射于1977年9月5日发射,距今已近44年,它在飞向外太阳系的过程中,主要探索了木星土星及其卫星,并且携带有地球和我们人类的一些信息,已经飞越了太阳系的外围部分,算是真正进入了太阳系外的宇宙空间。由于它使用的是核动力电池,所以至今它仍在正常运行,只是它已经距离我们大约有220亿公里了科学家认为它至少可以工作到2025年,甚至可以工作到2040年。

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旅行者2号探测器发射时间比旅行者1号略早,它于1977年8月20日在肯尼迪航天中心成功发射升空,它主要探测了土星及其卫星、天王星、海王星和冥王星,如今它与我们的距离也在190亿公里之外,它也同样携带有地球和人类的一些信息,使用的也是核动力电池,虽然现在探测器上的许多仪器已关闭,但它的核动力电池仍在工作,使用的时间将与旅行者1号类似。

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这两个探测器都为人类提供了关于木星、土星、天王星,海王星,冥王星,乃至一些卫星和矮行星的最早信息,对太阳系行星天体及所在空间等的研究提供了巨大的帮助,如今仍在不断为人类提供着太阳系最远处的一些信息,可谓“功勋卓著”。

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而据《中国航天报》近日报道,中国工程院院士、中国探月工程总设计师吴伟仁在接受采访时表示,我国也正在制定类似于美国旅行者号深空探测器的任务实施计划,这代表着我国也将进行大范围长距离的太阳系天体探测活动,相关探测器将向着太阳系外围进发。

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这架深空探测器很可能将于2024年发射,这也将是我国首次发射火星轨道之外的深空探测器,它的探测任务很可能也是从木星开始,针对木星、土星、天王星、海王星、冥王星及其卫星,以及一些矮行星等进行详细的探测, 而且该探测器还将对天王星及其卫星海卫一进行详细探测,很可能会携带一个小型探测器,并将其发射到海王星上,以研究其大气结构。

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这一天文探索计划的历时将会非常长,从2024年发射之后,数年后才会到达木星轨道,对木星和其卫星进行详细探测后,将利用火星的“引力弹弓”效应获得巨大的动能,这一动能将使得该探测器具备飞离太阳系的能力,在接下来的路途中,它将一路探测土星,天王星,海王星,冥王星等天体。

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当然,该探测器也将携带核电池,以为其几十年的探测活动提供能量,太阳能帆板电池无法在较远距离上利用太阳光获得能量,因此核电池也是这种深空探测器的必备之物,不过核电池制造价格高昂,但是一块电池就可能高达数亿人民币。

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核电池之外,该探测器也极有可能配备霍尔推进器,该推进器可以将氙、氡、氩、铋、碘、镁和锌等的电子约束在磁场中,并利用电子电离加速离子产生高效率的推力,其结构简单、比冲较高(在103s数量级上)、推力效率(可达60%以上),是未来空间飞行器的首选推进装置,该推进器可以给予探测器以更快的飞行速度和更大的活动空间。

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预估该探测器将利用20余年的时间一路探测太阳系内的行星、卫星和矮行星,不敢说它将来会追上美国的两颗旅行者号探测器,但是在2049年(建国一百周年)前后,它也将飞行到距离地球150亿公里左右的位置上(距离地球约100个天文单位左右),基本探测到太阳系的边缘。

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期待“中国版旅行者号”早日开启它的远航之旅,一路为我们奉献太阳系天体的精彩美景。
参考资料:
《中国航天报》4月17日文章《吴伟仁:新中国百岁时我国航天器有望飞到太阳系边际》

Kimi 发表于 2023-9-12 16:51:02

我兔在认真考虑中国版的旅行者一号,2025年有个发射窗口,预计2049年一百年大庆时飞出太阳系

mge192003 发表于 2023-9-12 16:51:53

技术指标达到,大大超过不是问题。但是能不能无维护外太空一用40多年没问题,就不知道了。毕竟中国还没那么长寿命的航天器。
如果你说在空间上追赶上,额。。。旅行者1号2号现在距离地球17光时以上,也就是光线,无线电波之类单程要跑17小时以上。你想追多少年。。。
干货没有。
见过干货:有人推算过中国火箭运力来着,没记错的话基本结论是长三乙不带载荷能飞到火星轨道,长五火星轨道运力一吨多点。所以我觉得在空间追上,够呛。

kin 发表于 2023-9-12 16:52:03

近期?不可能。
最佳可以参考的目标飞行器是新地平线号,atlasv551发射,利用木星引力加速。
即便如此,速度也不如旅行者二号。
中国最好的载具也就是atlasv551水平,而在深空观测、控制上水平远远不如美国。
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