Koks yra toliausiai nuo Žemės esantis erdvėlaivis?
Trumpas atsakymas: „Voyager 1“ yra tolimiausias nuo Žemės žmogaus sukurtas erdvėlaivis. Jis paleistas 1977 m. ir dabar keliauja tarpžvaigždine erdve, nutolęs nuo Žemės daugiau nei 150 astronominių vienetų (AU) .
Trumpas paaiškinimas
„Voyager 1“ – tai robotinis kosminis zondas, sukurtas tirti išorines planetas ir toliau skristi į tolimąją kosmosą. Jis praskriejo pro Jupiterį ir Saturną ir toliau judėjo už Saulės įtakos ribos, vadinamos heliosfera. Mokslininkai teigia, kad jis yra tarpžvaigždinėje erdvėje, nes paliko heliosferą .
„Voyager 1“ juda labai greitai, palyginti su planetomis, tačiau kosmosas yra didžiulis, todėl jam vis tiek reikia daug metų, kad įveiktų nedidelius papildomus atstumus. Zondas nuolat siunčia radijo signalus atgal į Žemę, tačiau šiems signalams pasiekti reikia daug laiko, nes jie sklinda šviesos greičiu. Jo energijos šaltinis pamažu silpsta, todėl vieną dieną jo prietaisai išsijungs ir mes nustosime gauti duomenis .
Net ir tada „Voyager 1“ dar milijonus metų dreifuos kosmose.
Ką sako fizika
Įvardyti dėsniai / principai: Pagrindinės idėjos: Doplerio efektas, atvirkštinio kvadrato dėsnis ir Niutono judėjimo dėsniai.
Erdvėlaivio judėjimas atitinka Niutono dėsnius: erdvėlaivis juda beveik tiesiu keliu, nebent jį veikia gravitacija arba nedideli variklio gedimai. Signalai tarp erdvėlaivio ir Žemės sklinda šviesos greičiu, todėl kuo toliau laivas, tuo ilgesnis laiko uždelsimas. Atvirkštinio kvadrato dėsnis teigia, kad radijo signalo stiprumas greitai mažėja didėjant atstumui, todėl toliau esantiems zondams reikia jautresnių antenų, kad juos būtų galima išgirsti.
Doplerio efektas (radijo dažnio pokytis dėl judėjimo) padeda inžinieriams tiksliai išmatuoti erdvėlaivio greitį ir kryptį. Tolimojo kosmoso stebėjimas naudoja laiku nustatytus radijo impulsus ir dažnio poslinkius, kad apskaičiuotų atstumą ir greitį.
Kaip mes tai žinome: Antžeminiai tinklai, tokie kaip NASA giliojo kosmoso tinklas, matuoja radijo signalų laiko uždelsimą ir Doplerio poslinkį, kad nustatytų erdvėlaivio atstumą ir greitį. Inžinieriai taip pat naudoja telemetriją (erdvėlaivio siunčiamus būsenos duomenis), kad patvirtintų jo prietaisus ir padėtį .
Pastebėk aplink
- „Voyager 1“: tolimiausias žmogaus sukurtas objektas, paleistas 1977 m.
- „Voyager 2“: paleistas tais pačiais metais, jis taip pat perskrido į tarpžvaigždinę erdvę aplankęs keturias milžiniškas planetas.
- „New Horizons“: praskriejo pro Plutoną 2015 m. ir dabar tyrinėja Kuiperio juostą.
- „Pioneer 10“ ir „Pioneer 11“: ankstesni zondai, praskridę pro Jupiterį ir esantys pabėgimo trajektorijomis iš Saulės sistemos.
Išbandymas
Garso vėlavimas ir atstumas
Sauga: atlikite tai ramioje, saugioje lauko arba vidaus erdvėje, atokiau nuo eismo.
Priemonės
- padėjėjas
- chronometras arba telefono laikmatis
- atviras koridorius arba laukas
Žingsniai
- Atsistokite su padėjėju arti vienas kito. Suplokite rankomis ir paleiskite chronometrą, kai suplokite rankomis. Paprašykite padėjėjo sustabdyti laikrodį, kai išgirstate plojimus.
- Užrašykite laiką. Tai yra reakcijos ir garso sklidimo laikas kartu.
- Pasitraukite 10–20 metrų atstumu ir pakartokite plojimą bei laiko matavimą tris kartus. Užrašykite laikus.
- Palyginkite artimos ir tolimos pozicijos laikus. Ką tai rodo: garsas klausytoją pasiekia ilgiau, kai atstumas didėja, pavyzdžiui, radijo signalai iš tolimų erdvėlaivių pasiekia ilgiau.
Žodžiai, kuriuos verta žinoti
- Erdvėlaivis: transporto priemonė, sukurta keliauti kosmose. Astronominis vienetas (AU): vidutinis atstumas nuo Žemės iki Saulės, naudojamas kosminiams atstumams matuoti.
- Heliosfera: Saulės sukurtas įkrautų dalelių ir magnetinio lauko burbulas.
- Doplerio efektas: bangos aukščio ar dažnio pokytis, kurį sukelia judėjimas tarp šaltinio ir stebėtojo.
- Telemetrija: duomenys, siunčiami iš erdvėlaivio inžinieriams Žemėje.
Dažni klausimai
Ar „Voyager 1“ vis dar siunčia duomenis?
Taip, jis siuntė silpnus radijo signalus atgal į Žemę, bet jo galia mažėja ir prietaisai galiausiai išsijungs .
Ar „Voyager 1“ kada nors grįš į Žemę?
Ne. Jis skrieja viena kryptimi iš Saulės sistemos ir milijonus metų dreifuos kosmose.
Ar galime pamatyti „Voyager 1“ pro teleskopą?
Ne. „Voyager 1“ yra per mažas ir silpnas, kad jį matytume; jį galime sekti tik radijo antenomis.
Ar erdvėlaivis galėtų pasivyti „Voyager 1“?
Iš principo greitesnis erdvėlaivis galėtų jį pasivyti, bet tam reikėtų daug kuro ir dešimtmečių ar šimtmečių kelionės.