無人駕駛的太空探測器如何避免撞到微小天體呢?

時間:2019-05-06

來源:今日頭條

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導(dǎo)語:太空任務(wù)極其復(fù)雜,任何關(guān)鍵系統(tǒng)的一個微小錯誤都可能導(dǎo)致任務(wù)的失敗,無論是在探測器設(shè)計上,還是在發(fā)射過程中,或是暴露在外經(jīng)受極端溫度和真空環(huán)境的航天器件。

   問題1:探測器(如旅行者1號)如何做到在太空、矮行星帶和行星周圍航行,并且不撞到其他東西?

  回答:所有無人駕駛的太空探測器都是由地面操控的。如你所說,太空中有很大的空間,而且道路上也沒有什么顛簸。我們非常密切的跟蹤航天器的位置和速度,得益于此,我們可以非常地精確地預(yù)測它的走向,所以它不會撞上大型天體。一般來說,航天器的軌道是提前幾年設(shè)計好的,所以“駕駛”它只是控制它在正確的時間進行火箭發(fā)射,同時也包括一些微小的調(diào)整。事實上,在載人飛行任務(wù)中也會發(fā)生同樣的事情,只不過不需要依賴電腦去做這件事,你只需友好地問飛行員就行了。

  問題2:太空是一個巨大的空間,隨著速度的加快,一切都可能發(fā)生變化,所以通訊也會滯后,假定大部分的巖石都暗冷到看不見的程度,它如何避免與巖石相撞(任何大小的巖石都是災(zāi)難性的)?那么,探測器是使用雷達導(dǎo)航嗎?如果是這樣,如何才能做到能源不用盡?

  回答:我們可以追蹤半徑大小約50公里的矮行星和低地球軌道小至1厘米的天體。當(dāng)然,小到探測不到的巖石更多。然而,即使在矮行星帶中,它們分布在如此大的區(qū)域,以至于與足以結(jié)束飛行任務(wù)的巖石發(fā)生碰撞的可能性極小,我們必須淡定地接受這只是太空飛行的風(fēng)險之一。

  宇宙飛船經(jīng)常被小到一粒沙子大小的巖石擊中,像這樣的撞擊可以認為是正常的磨損。另一個常見的麻煩是宇宙射線,這是一種高能輻射。它可能會導(dǎo)致探測器上的軟件出現(xiàn)小故障或者更罕見地電子設(shè)備損壞。然而,任務(wù)失敗的最常見原因是組件故障或人為失誤,當(dāng)人類發(fā)送了錯誤的命令(比如火星觀察者號,噴氣推進實驗室認為開發(fā)商以公制單位給他們?nèi)剂希鴮嶋H上開發(fā)商是用的是英制單位);當(dāng)一個關(guān)鍵系統(tǒng)部件失效(比如火星極地觀測者號的著陸系統(tǒng)和阿波羅13號氧氣罐的接線短路);飛船在引擎點燃后失蹤(比如彗核探測器,在預(yù)設(shè)的點燃發(fā)射后和地球連線失敗,后來被發(fā)現(xiàn)在預(yù)定的軌道上碎成了三塊碎片)。

  太空任務(wù)極其復(fù)雜,任何關(guān)鍵系統(tǒng)的一個微小錯誤都可能導(dǎo)致任務(wù)的失敗,無論是在探測器設(shè)計上,還是在發(fā)射過程中,或是暴露在外經(jīng)受極端溫度和真空環(huán)境的航天器件。

  通常太空探測器會沒有任何預(yù)兆的情況下失效,他們就是停止了向地球發(fā)送無線電信號。是因為軟件有問題嗎?是因為宇宙射線使電腦網(wǎng)絡(luò)癱瘓了嗎?是因為有一個關(guān)鍵的硬件發(fā)生故障了嗎?它是被巖石擊中了嗎?我們無從得知。我們可以計算巖石撞擊的風(fēng)險,并把概率降到極低。然而,人類的失誤和工程的故障更難以預(yù)料。

  機器人宇宙飛船

  機器人宇宙飛船是一種無人駕駛的宇宙飛船,通常處于遠程操控狀態(tài)。被設(shè)計用來進行科學(xué)研究測量的機器人宇宙飛船通常稱為太空探測器。由于成本和風(fēng)險較低,許多太空任務(wù)更適合遠程操作而不是載人操作。此外,考慮到目前的技術(shù),一些行星目的地,如金星或木星附近,對人類的身體影響過大。而像土星、天王星和海王星這樣的外行星距離太遠,用目前的載人飛船技術(shù)無法到達,所以太空探測器是探索它們的唯一方法。

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