旅行者1號在太陽系邊緣是如何與地球聯絡的呢?

我愛亢小丹


旅行者1號是美國宇航局在1977年發射的無人空間探測器,也是目前離開地球最為遙遠的人造探測器,它離開地球已經有41年的時間了,它的總重量是815千克,攜帶著3枚核電池,這些核電池是鈈電池,鈈238是非常昂貴的放射性元素,可以為旅行者1號提供長達數十年的電力。鈈238也是一種劇毒的物質,放射性非常強,只要接觸極小的一點點,人類就會罹患癌症。在三枚鈈電池的作用下,旅行者一號得以獲得能量通過無線電波傳送與地球進行聯絡。


旅行者1號探測器最大的一個亮點是探測器上上帶有一張銅製磁盤唱片,上面的內容包括用55種人類語言錄製的問候語和各種音樂、圖片等。這是人類希望和外星文明交流的禮物。可惜,茫茫宇宙中目前還有外星生命的蹤跡。

而旅行者1號發射的無線電波也不是每個科研機構都能接收到的。美國國家射電天文臺遙控的射電望遠鏡網絡(天線陣)專門收集這些無線電波,有專門的解碼功能。其他國家和地區的科學家根本無法接收到旅行者1號從太陽系邊緣傳來的無線電波,當然也無法解讀其中的秘密。

目前,旅行者1號與地球的直線距離是211億公里,它發射的無線電信號要走到19.5小時才能到達地球。科學家估算大約在10年後,旅行者1號攜帶的電池將耗盡能量,之後我們永遠無法獲取它的信息,它成為了地球上的人類遺留在宇宙中的漂流瓶,可能會在宇宙的各種運動中化為灰燼,也存在極小的可能為我們未曾發現的地外文明所發現。


科壇春秋精選

旅行者1號是NASA研製的無人探測器,於1977年9月5日在佛羅里達卡納維拉爾角發射,目前距離太陽已經有140個天文單位,是迄今為止人類發射過最遙遠的人造物體。旅行者1號在太陽系邊緣,如此遙遠的距離,它是如何與地球聯絡的呢?

旅行者1號距離地球是如此的遙遠,以至於以光速傳播的電磁信號也需要花上19個小時才能到達地球。這就導致了38個小時的時滯,在考慮到旅行者1號的電力儲備不足的問題,所以目前旅行者1號於地球已經很少進行雙向聯絡了,但旅行者1號還是會向地球發送信號。

旅行者1號具體是怎麼向地球發送信號的呢?這涉及到較為複雜的通信原理方面的原理了,這裡我們就簡單地介紹一下。旅行者1號重815千克,具有一個直徑3.7米的天線,旅行者1號就是通過這個天線向地球發送信號的。旅行者1號把所需發送的信息經過壓縮編碼,再通過調製,由天線發送給地球。如何信號都可以用0和1進行編碼,而天線發送的是電磁波,調製就是利用電磁波的特徵來表示一連串的0和1。電磁波是一種簡諧波,具有振幅、頻率和相位三種信息,因此調製也分為調幅、調頻和調相,分別利用電磁波的振幅、頻率和相位來表示0和1。地球上的天文學家接收到旅行者1號發送的電磁波後,對信號進行解調,也就是調製的反過程,把電磁波攜帶的0和1提取出來,這樣就收到了旅行者1號發送的信號了。

航天中的深空通信有它的獨特特點,首要保證的是可靠性而非速度指標,因此旅行者1號的圖片傳輸速率是1.4kb/s,這也是為什麼旅行者1號在調製之前需要把圖片進行壓縮的原因了。此外,為了減少干擾,保證可靠性,旅行者1號發射的頻率是8GHz波段,這是一個干擾比較小的波段。

總之,旅行者1號是一個龐大的工程,希望它能飛得更遠。


太空伊卡洛斯

旅行者一號的漫漫"人生"路!

距今40多年前的1977年,美國就發射了一艘無人外太陽系空間探測器,也就是我們常說的旅行者一號!目前,它仍然是人類製造的飛得最遠的飛行器!

直到2013年科學家仍不能確定旅行者一號是否飛出了太陽系,因為第一太陽系外部邊緣很大,第二國際上對於太陽系範圍的界定說法不一!但在2014年9月13日凌晨,美國國家航天局在新聞發佈會上表示,飛行了37年的旅行者號已經飛出了太陽系,正在飛向其他的恆星!

旅行者一號不單單是一顆科學探測器,更重要的還有就是其內部搭載的"人類文明信息"!從而使得其多了一層使命,尋找外星生物,並嘗試告訴對方人類文明的信號!



旅行者一號如何做到至今仍能夠與地球保持聯絡?

首先當今的科技必然比起四五十年前更為先進和高級,所以能把四五十年前的科技產物重啟以及把控似乎不難以理解!

言歸正傳,人類在四五十年後仍要控制旅行者一號,那麼還必須得完成一系列的操作和控制才能夠實現!



比如旅行者一號萬一不小心進入某個天體引力範圍而不斷墜入怎麼辦?

當然是通過火箭發動機的推動了!一般情況下,科學家們會提前預測大致的運行軌道和變軌範圍的區間!比如早年旅行者一號在完成了對土星系的勘測之後,就被改變了任務而沒有奔向天王星!

比如旅行者一號拍攝的照片是如何回傳的?

其實這是通信的原理,具體的這裡不講述了,大家可以自行查閱!簡單來說就是照片都有自身的格式,調製到其發射機器上,通過旅行者自帶的"大鍋"(也就是高增益天線),朝著地球發射而傳回,在地球陸地上也有很多大口徑的"鍋",接收下來再進行調試就可以獲得其拍攝的圖片了!



其實通信都是基於無線電聯繫的,旅行者一號的天線時刻對準著地球的方向,依靠著特定的頻率電磁波與地球保持通信!不同的是隨著旅行者一號的越飛越遠,其無線電信號傳回地球的時間就要越來越長了!目前無線電信號大約為18-19個小時才能傳達地球!




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