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距离地球最远的探测器——旅行者一号,到底还可以跟地球 ...
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距离地球最远的探测器——旅行者一号,到底还可以跟地球联系几年
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发表于 2024-9-28 07:17:42
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随着科技的进步,航空的发展,人类探索宇宙的热情从未衰减过!
旅行者一号,是迄今为止,距离地球最远的探测器。
飞行了半个世纪之久,距离地球240亿公里之远。
旅行者1号,携带三块核电池,放射性元素,将放射性材料钚-238衰变的热能转化成电能,从而让旅行者一号在黑暗的星际空间维持设备运行,完成科学探测任务。
钚-238的半衰期是87.7年。
半衰期就是放射性元素衰变,使自身量的一半,变成其它元素所需要的时间!
起初,旅行者一号的设计寿命为5年!
也就是说,5年后,旅行者一号将会完成科学任务,跟地球失去联系,成为太空中孤独行走的流浪汉!
然而,已经过了半个世纪,旅行者一号依旧可以正常工作!
依旧可以飞行!
依旧可以跟地球保持通讯!
这是为什么?
是科学家的疏忽,5年设计寿命,成了50年?
还是说宇宙中有其它神秘力量,为旅行者一号提供了能量?
要回答这个问题,还得看爱因斯坦留下的著名相对论!
相对论分广义相对论和狭义相对论!
这并不是爱因斯坦思维空降,胡诌八扯的!
而是爱因斯坦站在牛顿经典力学和麦克斯韦经典电磁学的基础上,首次提出了四维时空的概念!
说白了,就是爱老师否定了牛顿的绝对时空观。
牛顿认为,时间和空间是客观存在的,二者独立存在,没有必然的联系!
爱因斯坦却认为,时间和空间有着联系,每个人的时间可以不同,空间也有长短,只要运动速度足够快,时间就会相对变慢,空间变短!
这就是著名的时间膨胀效应!
比如,你坐着30万km/s的飞船,飞了一年后回到地球!
你确定自己是飞了一年。
可是,地球上的时间却过了成百上千年!
这就是理论上的穿越到了未来!
速度越接近光速,时间膨胀越明显,这已经得到了证明!
全球定位导航系统,卫星在距离地球400km外的轨道上,以接近第二宇宙速度飞行!
卫星上,都带有原子钟,用来校正卫星上的时间和地球上时间差,从而经过换算,让卫星和地球时间一致。
因为卫星接近第二宇宙速度(11.2km/s),时间膨胀已经很明显了。
比如,卫星上,时间过了10s,地球上的时间已经20s。
这就是时间膨胀,时间相对变慢,变快的真实使用!
旅行者一号,速度为17km/s,已经远远超越了第二宇宙速度!
这样的速度下,时间膨胀效应更明显!
也就是说,假如你站在旅行者一号上面,时间过了1分钟。
地球上的时间却早就过了几分钟。
这就是速度导致时间膨胀,导致时间相对变慢的原因!
最简单的例子:
上学时候,体育课,跑步。
距离及格还有10s的时候,同学都在呐喊,加油,加油。
然而,跑步者是不是感觉10s过得太慢。
从相对论的经典时间膨胀效应中,我们可以得知:
起初,旅行者一号设计寿命为5年,指的是它在地球上的寿命,5年!
然而,,到太空中,以17km/s的速度飞行5年,地球上有可能过了几十年。
这就是如今50年过去了,旅行者一号依旧正常工作的原因!
我们来算一下,旅行者一号到底可以跟地球联系多久:
时间膨胀公式:
t' = t / √(1 - v²/c²):
t'表示观察者的时间,t是运动物体的时间,v是运动物体速度,c是光速。
各位大佬,自己算一下吧[呲牙][呲牙]。
当物体速度接近光速,v/c的值就接近1。
括号里的数值就接近0.01。
那么观察者的时间就需要放大100倍。
因此,当以0.99倍光速飞行时候,物体时间1s,观察者会发现他飞了100s。
这就是时间膨胀效应!
所以说,旅行者一号还能再跟地球联系几年,核电池能量才会耗尽,那时候,才会彻底失联!
探测器
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旅行者
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地球
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距离
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