现代科学认为,我们的太阳系形成于46亿年前。当时,整个太阳系处于一片混沌状态,其起源可追溯至一个旋转的气体与尘埃云团,即所谓的太阳星云。在引力的作用下,这个太阳星云逐渐凝聚形成了太阳和诸多行星,这一过程历时长达5000万年。太阳系的演化经历了三个关键阶段:形成期、巨轮期与稳定期。在形成期中,诸如行星、卫星、彗星以及小行星等天体逐步形成;在巨轮期,这些天体经历了漫长的撞击与重新排列过程,最终使行星及卫星轨道稳定。最后,进入稳定期的太阳系中的天体便沿着固定的轨道运行至今。据科学研究揭示,太阳系中,太阳的总质量占到了太阳系总质量的99.86%,而其余八大行星及其他物质仅占了0.14%,由此不难看出太阳的质量之巨大。
在太阳系的八大行星之中,地球是唯一一个孕育了生命的星球。作为地球上最具智慧的生命形式——人类,自诞生之日起就开始不断探索宇宙奥秘。如今,人类已能走出地球,开展太空探索,这标志着科技发展的飞速进步。为了探索宇宙的奥秘,科学家发射了许多先进的探测设备,诸如旅行者1号和2号、先驱者10号和11号,嫦娥二号等探测器,它们对拓展人类对宇宙的了解贡献良多。尤其是旅行者1号和2号探测器,它们在上世纪70年代的美苏冷战背景下,成为了美国展示其在太空探索领域的技术实力与领先地位的重要手段之一。旅行者1号正是利用了1977年太阳系内行星的特殊排列,借助行星引力进行加速,从而以更少的燃料消耗在较短时间内访问多颗行星,为探测器提供了极佳的发射时机。
这使其得以高效完成木星、土星等行星的探测任务。当时,美国在航天技术、电子技术、材料科学等领域取得了长足进步,使得研制并发射像旅行者1号这样复杂且先进的深空探测器成为可能。例如,探测器上配备的先进科学仪器和通讯设备能够实现对天体的观测、测量和数据传输。在这些先进技术的支撑下,旅行者1号探测器成功发射升空,并于1979年3月抵达木星附近,对其大气层、磁场和卫星等进行了详细的观测,拍摄了大量照片,并发现了木星的一些新特性,如木星环及其卫星——木卫一上的火山活动等。
此外,木卫一是太阳系第四大卫星,被认为是地质活动最频繁的星体,火山活动频率超过地球30倍以上。其表面高山峻岭,有些山峰甚至超过了珠穆朗玛峰的高度,尽管尚未有探测器准确测量过这些高度。探测器拍摄的图片显示,木卫一的表面富含硫磺,丰富的硫元素意味着火山口附近可能存在强烈的臭味。天文学家推测,由于内部物质随火山喷发至地表,木卫一的表面重元素矿藏如黄金极为丰富,其蕴藏量远超地球表面。随后,在探索完木星之后,旅行者1号继续前进,于1980年11月飞近土星,深入研究了巨大的土卫六及其大气层,并在土星环中发现了其他复杂结构。
土卫六是最早发现的地外行星之一,早在1655年就已被观测到。尽管后来在土星周围也发现了许多新的卫星,但土卫六至今依旧是所有已知土星卫星中体积最大的一个。科学家们通过对土卫六的研究,发现其上存在着许多类似地球的气候现象。而且,由于高浓度甲烷的存在,使得一些科学家相信土卫六可能存在生命迹象。在结束对土星的考察之后,旅行者1号向太阳系边缘进发,直至2012年8月25日,美国宇航局宣布该探测器正式离开太阳系的保护层——日光层,进入了星际空间,成为第一个离开太阳系的人造飞行器。日光层是围绕太阳的巨大区域,由太阳风和来自星际空间的物质相互作用形成。
太阳释放的高速带电粒子流——太阳风,在以每秒数百公里的速度向外扩散时与星际介质相遇产生相互作用。当太阳风遇到星际介质中的中性原子和尘埃等物质时,速度降低、压力增大,形成了类似气泡的结构——日光层。日光层非常广阔,旅行者1号在距离太阳约180亿公里的地方穿越了日光层的边界,进入了星际空间。虽然旅行者1号目前尚不能完全逃离太阳系,但它已经为人类传回大量宝贵的信息,对理解太阳系起到了至关重要的作用。现在它正以每秒约17公里的速度远离地球。
到了2026年,旅行者1号与地球的距离将达到一光年。相比之下,火星车大约每15分钟就能与地球通信一次,月球探测器仅需两秒左右就能完成通信。因此,旅行者1号与地球之间的通信难度极大。为了确保地球能收到旅行者1号的信号,科学家专门为探测器设置了直径3.7米的定向天线,并始终对准地球方向。然而,这种信号传输功率仅为20瓦,在地球上只能点亮一盏灯泡。想要跨越数亿公里的遥远距离,必须选择几乎无任何干扰的频段,并配置大型射电望远镜来接收和放大信号。除了信号传输问题之外,旅行者1号还采用了特殊的频率波段进行通信,同时美国建立了深空测控网络,覆盖全球三大洲以确保信号畅通无阻。
旅行者1号采用核电池提供长期动力。该电源源自放射性同位素钚-238的衰变过程。钚-238半衰期为87.7年,表示钚-238的数量每经过87.7年减半一次。在其衰变过程中会释放阿尔法粒子,在被物质阻挡后转化为热能,每克钚-238每小时能产生0.568瓦特热量。旅行者1号的核电池于1977年9月5日发射时能够提供470瓦电力。随着时间推移和各种因素的影响,探测器寿命即将走到尽头。预计到2025年左右,旅行者1号将彻底失联。即使未来仍有微弱电力发送信号,地球接收到的信号也将极其微弱,难以被检测设施捕捉到。尽管如此,旅行者1号的贡献不可磨灭,它代表人类突破自我限制、探索未知的勇气与决心。
它的飞行是人类探索宇宙的重大标志之一。尤其是那张被称为“暗淡蓝点”的照片,令人们对宇宙有了敬畏之心。1990年旅行者1号在距离地球60亿公里处拍摄了太阳系全家福照片,其中地球仅为0.12像素的黯淡蓝点。在这张照片中居住着70亿人口及无数生物的地球显得十分渺小。这促使人们重新思考自己在宇宙中的地位,激发了人类对宇宙的敬畏以及对未知探索的热情。同时,它也提醒人们保护好地球这一唯一的家园。如今,科技进步带来的副作用之一便是地球环境污染加剧,全球温室效应日益严重。若南极和北极冰川融化导致海平面上升70米,沿海城市将面临淹没威胁;地球上的陆地面积将减少,可能引发资源争夺战。人类文明若要长久延续,必须珍视和保护地球环境。
期待人类在追求科技进步的同时也能注重环境保护,早日揭开宇宙之谜。对此,各位读者有何感想?不妨一起探讨分享。