旅行者1号再次传回信号,已飞到233亿公里外,为何还能传回信号

旅行者1号再次传回信号,已飞到233亿公里外,为何还能传回信号

是不是有一段时间没有看到旅行者1号、旅行者2号的消息了?它们失联了吗?并没有,虽然旅行者1号、旅行者2号探测器已经运行了40多年,与地球距离非常遥远,但是它们搭载了核电池,能量相对充足,预计还能维持部分设备运行到2025年。也就是说,在没有意外的情况下,旅行者1号、旅行者2号在接下来2-3年时间内还能传回信号。这不,加利福尼亚州的艾伦望远镜阵列(ATA)接收到了旅行者1号探测器的信号。

旅行者1号探测器是目前为止人类发射的飞行距离最远的航天器,它已经飞到了距离地球大约145亿英里(即223亿公里远)的宇宙深处,大概就是地球与太阳距离的156倍。这么遥远的距离,别说看地球、火星,看太阳都只是一个大光点而已,如果旅行者1号探测器搭载的是太阳能电池板,是没法获得足够的能量的。

虽然很遥远,但是旅行者1号、旅行者2号探测器并没有失去联系,NASA的深空网络仍能对其进行跟踪,它们每秒钟会给地球传回160比特数据。这个信号其实是极为微弱的,要知道,我们家用的宽带连接一般都是以兆比特/秒计算的,也就是说我们的宽带可以达到每秒百万比特。

旅行者1号

旅行者1号探测器在1977年9月5日从美国佛罗里达发射升空,当时在发射的时候,泰坦3号E火箭出现一个小故障,火箭燃烧的第二个阶段出现了燃烧不足的情况,这让地面指挥中心的工作人员开始担心旅行者1号探测器可能没法抵达木星,但由于火箭仍有足够的燃料,这才让旅行者1号探测器顺利进入轨道,这才有了后面飞行旅程。

其实,旅行者1号探测器的设计目标是对木星、土星以及它们的卫星、土星环进行探测。在飞行了不到2年时间后,旅行者1号探测器在1979年1月开始对木星拍照,随后在1979年3月5日抵达了木星附近,当时与木星中心的最近距离仅为349000公里而已。由于距离非常近,所以旅行者1号对木星以及其卫星、磁场、辐射等情况进行了详细的观测。在飞越木星的过程中,旅行者1号探测器还发现了木卫一表面仍有火山活动的迹象。这一个发现让人感到惊讶,因为当时在地球观测木星卫星时未曾看到这样的景象,即使是之前已经飞越木星的先驱者10号、先驱者11号探测器也未曾看到这一幕。

在飞越木星的过程中,旅行者1号探测器还成功借助木星的引力进行加速,随后朝着更加遥远的土星方向飞去,在继续飞行了1年多后,旅行者1号探测器在1980年11月12日抵达木星附近,与木星最高云层的最近距离仅为124000公里,拍下了一万多张彩色照片。在这个过程中,旅行者1号探测器还发现土卫六拥有一个很浓密的大气层,随后工作人员让旅行者1号探测器靠近土卫六进行了研究。

在先后完成了对木星、土星系统的观测以后,旅行者1号探测器还能正常运行,能量充足,于是科学家让其继续发挥作用,朝着银河系中心方向飞去,继续对宇宙深处探索,包括探测太阳风等。旅行者1号已经飞行了40多年,核电池的电力越来越少,预计到2025年就会耗尽。随着旅行者1号探测器不断朝着宇宙深处飞去,传回的信号也会越来越微弱,在遥远的宇宙深处,旅行者1号探测器是怎么传回信号的呢?

信号如何传回

从宇宙深处传回信号其实是非常困难的,不仅是这些探测器,就连我们地球都只是浩瀚宇宙中的一个不起眼的天体而已,旅行者1号探测器在距离地球大约64亿公里的地方曾经拍摄到地球的照片,地球只是星空中一个小亮点,如果探测器在传回信息的时候没对准地球,那这些信号就没法传到地球。为了解决这一个问题,科学家给旅行者1号、旅行者2号探测器配备了一个高增益天线。这个高增益天线不仅能够增强探测器发出的信号,还能一直对准地球,这样一来,旅行者1号、旅行者2号探测器发出的信号就会朝着地球方向传来。

仅仅让探测器天线一直对着地球,也只能让信号传回来而已,如何接收到这些信号也很难。因为探测器与地球之间的通讯通过无线电信号来实现,而无线电信号的强度会随着距离的递增而削减,也就是距离越远,传回的信号越弱。所以,为了接收到这些微弱的信号,NASA建造了深空网络(DSN),目前这个深空网络由3个深空通信设施构成,一个是位于美国加州的Goldstone,一个位于澳大利亚的Canberra附近,还有一个位于西班牙马德里附近。这3处深空通信设施刚刚好呈120度分布,这样一来就能做到360度无死角持续观测,就算地球不断自转,都会有一个深空通信设施可以与探测器实现通讯。

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