旅行者|人类最远人造物内核电池半衰期87.7年,为何48年后就没电了?


旅行者|人类最远人造物内核电池半衰期87.7年,为何48年后就没电了?
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旅行者|人类最远人造物内核电池半衰期87.7年,为何48年后就没电了?
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要问世界上最远人造物是谁?相信不少人嘴里会吐出5个字:旅 , 行 , 者 , 1 , 号 , 不论是10年前 , 还是现在 , 旅行者1无疑是人类最远人造物 , 2012年就已经步入181亿公里外星际介质 , 从喷气推进实验室(JPL)航海家页面实时数据显示 , 旅行者1与太阳直线距离达到224.51亿公里 , 这个数字每秒钟刷新一次 , 因为旅行者1以16.9995千米/秒恒定速度向外飞去 。
224.51亿公里有多远你清楚吗?相当于150个天文单位(AU) , 每个单位等于地球与太阳的平均距离 。 从此刻算起 , 一缕阳光从太阳表面飞向旅行者1 , 也要等到20小时44分钟29秒后 , 旅行者1才能接收得到 , 同理 , 人类通过地面深空网络无线电向旅行者1发送控制指令 , 要等到20小时后旅行者1才会反应 , 人类要确认旅行者1是否成功执行指令 , 要等待约40个小时 。
在星际介质中 , 光线照度与距离成反比 , 阳光在经过20小时衰减后抵达旅行者1 , 光照已变得十分微弱 。 若站在旅行者1上以肉眼观看太阳 , 直径139万千米的太阳缩放成只有笔尖那么大小 , 几乎成为了星星 , 因此旅行者1现在所在空间要用“漆黑”来形容 , 比地球夜晚还要黑暗得多 , 在这种环境中 , 用太阳能面板来获得电力显然行不通 , 因此旅行者1使用RTG核电池 。
说起核电池 , 人们通常会联想到核电站 , 以原子核裂变或聚变能量来获得巨大电力 , 但RTG核电池原理并不是这样 , 它是通过放射性元素的长期辐射来得到稳定电力 。 旅行者1照片显示 , 它的吊臂上有三个圆柱状物体 , 它们是三节RTG核电池 , RTG核电池实际上是放射性同位素热电发生器(RTG) , 每个RTG里面存放24个钚238氧化球 。

238是一种用人工方法制成的放射性元素 , 半衰期为87.7年 , RTG核电池外壳是硅热电偶 , 能将238辐射能量转换成电力 , 1977年9月5日 , 旅行者1成功发射当天 , RTG核电池能提供470瓦电力 。 因为有了三节RTG核电池 , 才让旅行者1在过去43年中一直跟地球人类保持密切联系 , 送回大量宝贵数据 , 比如太阳系全家福照片 , 太阳磁泡形状 , 星际介质宇宙射线强度等 。
不过 , RTG核电池并不能提供永久电力 , 科学家预计2025年后就没电了 , 为何RTG核电池只使用48年就没有电了?要知道半衰期为87.7年 , 每过去87.7年 , 238就会减少一半 , 提供能量也跟着减半 , 也就是说要等到2064年 , RTG核电池能量才减半 。 按理说 , 到2025年 , RTG核电池至少能够提供最初电力7成 , 即329瓦 。
但实际情况并不是这样 , 实际电力要比理论电力低得多 , 由于电力快速衰退 , 旅行者1从2007年开始陆续关闭科学仪器来节省电力 , 2007年关闭等离子子系统(PLS) , 2008年关闭行星射电天文学(PRA) , 2016年关闭紫外光谱仪(UVS) , 2018年关闭数据磁带记录器(DTR) , 2019年关闭陀螺仪 。 截止2020年8月7日 , 旅行者1上10大科学探测仪器已经关闭了6个 , Nasa科学家预计 , 2025年关闭所有科学仪器 。
【旅行者|人类最远人造物内核电池半衰期87.7年,为何48年后就没电了?】电力快速衰退原因出在RTG核电池外壳硅锗热电偶上 , 硅锗热电偶是一个能将热能转化为电能的设备 , 随着时间的流逝 , 热电偶本身慢慢老化 , 将热能转化电能效率变低 , 另一个原因是热电偶接头因老化导致接触不良问题 , 传热效果变差 , 电力供应自然受到影响 。 2025年后 , 旅行者1成为一个不受控制的人造物 , 流浪在星际介质中 , 如果是朝4.2光年外的比邻星飞去 , 要73775年后才能抵达 , 7万年后地球是什么样子 , 没人能想象得到 。