旅行者號探測器是如何通信的?

秋風12878

目前的旅行者號(旅行者一號)也已經距離太陽40億英里,也就是43個天文單位(位置如上圖的Voyager 1所示),這麼遠的距離雖然看起來非常遙遠,但是因為旅行者號採用的是8GHz的信號,這種信號在空間中傳遞的損耗極小,所以距離暫時還不是問題。

另外,為了接受旅行者號發回地球的無線電信號,人類動用了非常龐大的天線陣(下圖就是地球上的天線陣,用來接受來自太空的無線電信號的),甚至於是分佈在全球的各個地方,這些天線陣相當於把地球整個變成了一個大天線,加上濾波技術,識別這種即便是很小的無線電信號,也還是可能。

其實旅行者號向地球發射信號,地球好接收,畢竟剛剛說了,地球上有大量的天線等著接受來自旅行者號上的無線電信號。而地球的信號往旅行者號上發射就不太好接受了,這就好比你想把一杯水倒進游泳池是容易的,但是想把游泳池裡的水準確倒回杯子,就比較麻煩了。

雖然說旅行者號上的天線足足有3.7米那麼大(下面這張圖就是旅行者號的天線),但是在遙遠的距離下,這麼大的天線依然是無濟於事。所以說,現在地球與旅行者號的通訊不能說沒有,但是已經極其微弱了。有信息顯示,現在地球跟旅行者號之間的通訊速度只有1kb/s左右,所以說已經是聊勝於無的狀態了。

另外一個就是旅行者號上的電池也堅持不了多久了。旅行者號上的電池是所謂的同位素電池,依靠放射性元素供電,這種電源雖然供電時間很長,但也是有限的。所以估計在2020年-2025年之後,旅行者號就會徹底關機。而且旅行者號現在都已經到了很遠的空間中了,所以宇宙空間已經變得非常空曠,根本不需要傳遞什麼信息來控制旅行者號,旅行者號也沒有什麼有用信息要傳給地球,就等著最後電池沒電,旅行者號就會這麼靜默地向宇宙前進了。


SilentTurbine

想要接收旅行者一號發射出來的無線電波信號,並不能只靠著那個僅有23瓦的發射功率,也不能單單靠著那個長度為3.7米的增益天線,雖然它們也起到了很關鍵的作用,比如將信號放大。

其實最關鍵的是地面上的接收陣列。

美國的深空網絡系統(DSN)在全球分佈了三個地面接收天線,一臺在澳大利亞、一臺在美國當地的加州、一臺在西班牙馬德里附近。

另外的關鍵原因是彼此正對的定向天線,況且旅行者一號發射信號的頻率在它那個波段中所受的干擾較小,所以依賴於地面巨大的接收陣列是可以接收到信號的。

2017年年末,美國航天局NASA的工程師們成功的喚醒了沉睡三十七年的TCM航跡修正推進器。

所以,有旅行者一號自帶的增益天線,有分佈在世界各地三處形成120度分佈的深空通訊天線,沒有大量的其它干擾頻率,彼此定向的接收彼此的信號。

以上種種都保證了通訊的建立。


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