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我这一篇回答的题目是“四十年的苦苦追逐，你仍回眸一笑”。
旅行者1号是于1977年发射升空的，到现在已有四十年之久。这架太阳系外空间探测器，重量仅仅为815kg，出发时他携带了地球上的人类对他的最美好祝愿和憧憬，他同时担负了寻找联络地外高级智慧的使命。它携带了一张金色唱片，里面包含着55种人类的语言，27种不同文化的音乐，115幅影像。
图 1. 旅行者1号由泰坦火箭携带发射升空
从出发到现在，它依次探访了木卫四、土星、土卫六等一系列天体。
它很孤独，因为它一直是孤身前行；它很高傲，因为它第一个冲出了太阳系。2014年9月13日，NASA正式宣布，旅行者1号飞离了太阳系。
图2. 在太空模拟实验室中的旅行者1号
2017年，旅行者1号迎来了它四十岁的生日。在这特殊的一年，NASA的科学家、工程师们重新唤醒了旅行者1号已沉睡37年之久的推进器。
这条唤醒指令，就如同其他数据交流传输一样，用电磁辐射的方式传到了旅行者1号的接收器里。历时19个小时35分钟，跨越了211亿公里的星际空间。2017年11月28日发出的指令，直到11月29日即将过去的时候，NASA的工作人员终于收到了旅行者1号的回复。它按照指令开启了推进器，喷气10毫秒，使得这一架迟暮之年的勇者得以继续前行。
就像加加林第一个进入太空，阿姆斯特朗第一个 登上月球一样，旅行者1号第一个冲出了太阳系，这足以让它永留史册。想象有一天，人类驾驶着星际飞船，航向了太空深处。可曾记得，旅行者1号是我们的领路人。到时候会不会顿生感慨，，“旅行者1号的征程不仅是一个探索时代的结束，更是新的探索时代的开始”。
图3. 艺术家手中的旅行者1号
量子驿站
答：旅行者一号靠自身携带的高频率电磁波发射器，来给地球传输数据，目前发射功率只有大约20w。
旅行者1号，在1977年9月5里升空，目前已经飞出了日球层，距离地球211.5亿公里（2018年6月数据，并非题主说的15亿公里），相当于0.0022光年，通讯时差19.6小时。
这么远的距离上，旅行者1号始终和地球保持着联系，旅行者1号的电磁波发射器，目前功率只有20瓦左右，也就相当于一颗普通台灯的功率，当信号传到地球上时，已经衰减了数万亿倍。
之所以NASA还能接收旅行者1号的信号，和以下几点措施有关：
（1）地面上使用高增益天线，直径达70多米，能把接收到旅行者1号的信号放大数亿倍；
（2）旅行者一号的通讯频率高达8GHz，这个频段上几乎没有任何干扰，也就是信噪比非常高；
（3）旅行者1号上，使用高精度陀螺仪对准地球；
因为距离实在太远，所以和旅行者1号之间的通讯，也是存在很多缺陷的，比如：为了保证信息的正确率，传送中使用大量纠错码，使得传输效率非常低，每秒的有效信息流不到1kb。
另外，旅行者1号采用的两块核电池，预计到2025年完全耗尽电力，到时候旅行者1号将完全失去和地球的联系。
然后旅行者1号会关闭所有科学仪器，凭着惯性飞出太阳系，预计7.3万年后，会经过距离太阳系最近的恒星——比邻星。
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艾伯史密斯
“旅行者1号”太空探测器，哪里才止飞行15亿公里？到2019年1月1日，它已飞出地球217亿公里，早已飞离太阳系。这是目前为止，人造飞行器中，飞离地球最远的。
“旅行者”太空探测器有两个，即“旅行者1号”和“旅行者2号”，它们最初是为实施更为庞大的航天探测的“水手计划”而设计的。2个探测器分别于1977年8月20日和9月5日发射升空，分别沿着相反的方向飞行。
两个“旅行者号”，分别成功探测了木星、土星、海王星、冥王星、天王星及它们的部分卫星。它们发回的这些行星及其卫星的内部结构、气象、磁场、星环、极光等等的资料，让科学家们大吃一惊。比如，它们在木星的一颗卫星上，拍到了火山活动。
“旅行者1号”的发射时间是1977年9月5日。到1979年1月，它开始探测木星。到这一年的3月5日，它离木星的中心只有3.4万公里，因此能拍下大量高分辨度的影像资料传回地球。在此之前，人们从未发现木星的行星环。
1980年11月12日，在完成了飞越土星的初始任务后，“旅行者1号”成为5个达到逃逸速度的第三个人造飞行器，离开了太阳系。2012年8月25日，“旅行者1号”成为第一个跨越太阳风顶层进入恒星际空间的人造飞行器。
“旅行者1号”的核动力电池，设计使用到2025年。但是科学家们称，在此之后的2－3年内，也就是说，在2028年前，两个“旅行者”探测器里面的所有科学仪器，依然能够正常工作，还能向地球发射数据。电池用完以后，它们就与地球和人类再无关系，真正成为孤独的星际行者。
1977年发射系列“旅行者号”航天探测器的目的，是为了探索外太阳系。两个探测器发射相距16天，已运行了41年多，至今还在不停地传回数据。
世界真的很大
旅行者号的设计最初是为了研究木星和土星的大气层、磁层、卫星和环形系统，最终探索了我们太阳系的所有巨大的外行星、48个卫星以及这些行星所拥有的独特系统和磁场。随后扩大对海王星和冥王星轨道以外的空间区域的了解，现在他们正在寻找太阳影响不到的地方。现在是宇宙中最遥远的人造物体，它将继续返回重要的科学数据，直到它的电力和推进器燃料耗尽。
旅行者的位置
旅行者号
每个旅行者都配备了慢速扫描彩色电视来拍摄行星上的实时电视图像，都携带了一套广泛的仪器来记录关于行星的磁、大气、月球和其他数据。电力由安装在吊臂末端的三台氧化钚放射性同位素热电发电机(RTGS)提供。
目前旅行者号已经飞行了40多年，离地球约有200亿公里的距离，为了将大量的地球指令发给探测器，以及探测数据和图像传送给地球，必须解决低数据率极远距离的传输问题。解决方法是在探测器上采用数据压缩、抗干扰和相干接收等技术，还须尽量增大无线电发射机的发射功率和天线口径，并在地球上多处设置配有巨型抛物面天线的测控站或测量船。
旅行者号的通信系统包括一个直径3.7米的抛物线碟形高增益天线。旅行者如果在外太空漂移，就有永远失去联系和航天器会自动关闭的危险。为了防止这种情况发生，探测器配备了一套陀螺仪和16个联氨MR-103推进器（八个主推进器和八个备用推进器），推进器在复杂的飞行中起着至关重要的作用，它们不仅确保航天器保持正确的轨迹，使其速度提高到足以到达下一个目标，并最终逃离太阳系，而且对于正确对准航天器天线和将其仪器指向正确方向，保证信息的收发。
通过地球上的三个深空网络射电望远镜站点发送和接收无线电波。这三个巨大的无线电天线网络，位于加利福尼亚州戈德斯通、西班牙马德里和澳大利亚堪培拉附近，最大的天线直径为70米，大约呈120度。
深空网络射电望远镜FAST天眼
以后随着旅行者号飞行的越来越远，离开太阳系进入星际飞行，空间任务中的低功率发射机意味着当信息从外行星到达时，信号功率越来越低，深空网络射电望远镜也就需要不断升级和扩展来保证通讯。
旅行者1号在65亿公里处拍摄的地球
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两个旅行者是1977年的任务，至今已飞行了41年还在工作（放射性同位素电机），是人类发射的距离地球最远的探测器。
它们利用了太阳系内175年才有的一次机遇，各大行星位置允许探测器能够一次性造访所有的外围行星（木星、土星、天王星、海王星）。在设计、生产、制造旅行者的年代，日后彻底改变人类生活的CCD（Charge-coupled Device，感光耦合元件）虽然已经1971年在大名鼎鼎的贝尔实验室研制出来，但还远远没有到广泛应用的地步。事实上，在80年代末，这种能将图像信号高效数字化的集成电路处理技术才广泛应用在天文学和航天观测中。
但摄影拍照技术早就存在，一方面可以使用胶卷，但这个方案对于无法返回的航天器而言显然不可行；另一方面就可以使用彼时已经很成熟的摄像管技术（Vidicon tube），在二战前就已有研究。
在设计、生产、制造旅行者的年代，日后彻底改变人类生活的CCD（Charge-coupled Device，感光耦合元件）虽然已经1971年在大名鼎鼎的贝尔实验室研制出来，但还远远没有到广泛应用的地步。事实上，在80年代末，这种能将图像信号高效数字化的集成电路处理技术才广泛应用在天文学和航天观测中。
但摄影拍照技术早就存在，一方面可以使用胶卷，但这个方案对于无法返回的航天器而言显然不可行；另一方面就可以使用彼时已经很成熟的摄像管技术（Vidicon tube），在二战前就已有研究。
而与卫星应用相关的成熟光导摄像管技术早在1950年代就研制出来，核心原理是用被偏转的阴极射线扫描受光辐射而成像的靶，最终将光信号转变为与入射光强度相关的电信号。
这种技术早在水手系列任务中就已经非常成熟，水手系列共有10个，主要是太阳系内行星探测系列任务。从严格意义上讲，旅行者一号和二号曾经也是这个系列的第11号和第12号，后来被改名。
甚至后来的伽利略（木星）、麦哲伦（金星）、卡西尼惠更斯（土星），也属于水手项目的延续。
不过随着二者离开最后一颗星球后，高耗能的相机留着已经没有意义，现在它们完全没有摄像和拍照功能，现有电力也不够重启。
旅行者一号和二号为我们贡献了大量的美图，尤其是天王星和海王星，这是人类第一次也是唯一一次看到。。。而且50年内也基本不会有任务再去了。
当年的两个任务，在任何方面看，都是不可思议的黑科技。
而且它们直到现在还在工作（2018年6月30日）！
旅行者一号距离我们212亿千米！
旅行者二号距离我们175亿千米！
伟大的人类使者，继续加油！
口艺人vlog
经过41年的飞行，旅行者1号与2号与地球的距离早就超过了15亿公里，目前旅行者1号在210亿公里之外，旅行者2号在175亿公里之外。
旅行者号上携带的放射性同位素热电机还在继续工作，预计可以运行到2025年过。由于旅行者号上还有电力，所以它们每天还能通过无线电信号与地球上的控制中心保持联系。虽然无线电波的传播速度也是光速，每秒可以行进30万公里，但由于距离相隔遥远，无线电信号需要十几个小时才能从探测器上传回地球。
然而，信号延迟并不是主要问题，信号衰减才是最大的问题。在这么遥远的距离下，探测器想要与地球取得联系绝非易事，因为信号在空间中传播，信号强度与距离平方成反比。这意味着信号穿过巨大的空间到达地球时，将会变得极其微弱。为此，旅行者号上携带了一个专门用于深空通信的抛物面天线——高增益天线，并且该天线要始终对准地球。然而，这还远远不够。
旅行者号上的无线电信号发射机的功率仅有20瓦左右，相当于普通冰箱灯泡的功率。当旅行者号传回的信号到达地球时，功率衰减到仅为100万亿亿分之一瓦，即10^-22瓦。为了探测到这种极度微弱的信号，NASA专门建造了深空网络（DSN），这样地面控制中心可以实现对旅行者号的信号接收与发射。
两艘旅行者号的旅行还没结束，它们正在飞往未知领域，它们去的地方是我们此前从未触及过的。两艘探测器还能发现新的东西，并且继续传给遥远的故乡——地球。在未来几年，当旅行者号的电力中断之后，与地球失联的它们还将继续遨游在银河系的星际空间之中。
火星一号
旅行者号与地球间的通信如何维持？这就得谈谈DSN（Deep Space Network 深空网络通信系统）了。
如果要问，在远离地球数十亿公里的地方，旅行者号怎么把信息传送给地球，那依靠的是旅行者号上的天线发射的信号与地球上接受信号的相关装置间的互动了。
图示：DSN号称NASA之眼。
首先旅行者号当初就是为了极长的太空飞行时间而设计的，因此它携带了当时最先进的天线（直径达3.7米的高增益天线）和电池，以及将天线对准地球的技术。除此之外，NASA有一个深空网络通信系统（DSN），专门负责和这些遥远的航天器之间进行信息联系。DSN是目前世界上最大，最灵敏的航天器通信网络。它由三个深空通信综合体组成，位于世界不同的地方，它们的位置允许与航天器之间的连续通信，不会受到地球自转的影响而让信号中断。
既然，问题说到照片，那不得不提一张，旅行者号最出名的照片。
旅行者号最出名的照片之一：暗淡蓝点
图示：这张照片是1990年2月14日，由旅行者1号拍摄太阳系全家福的系列照片时的其中一张。当时旅行者1号距离地球已经远达64亿公里。
这张照片之所以著名，是因为它让我们意识到，在宇宙不仅仅在太阳系的深空中观察地球，地球也只是一个微不足道的小点罢了。地球在这张照片上甚至占据不到一个像素点的大小。它就像我们打扫卫生时，漂浮在空中的一粒尘埃，但我们所有的爱恨情仇，都在这粒尘埃上，在被阳光照耀着，缓慢自转着的尘埃之上。
而这张照片与阿波罗号拍摄的地球正好相映成趣，那张照片让我们知道地球真的是个球，一个美丽的蓝色的球。
旅行者号的最新新闻，是今年（2018年）11月15号的。
这次新闻说，旅行者2号，正在靠近太阳系的边缘，至于旅行者1号，在2012年就已经接触的太阳系外的星际空间了。另外，旅行者号距离地球的距离不是15亿公里，无论1号还是2号，它们距离地球都在百亿公里这个量级了，您可以到这个网站去实时查询旅行者号的位置和距离。https://voyager.jpl.nasa.gov/mission/status/。
图中的距离单位是英里。
裸猿的故事
显然不能像古希腊人那样靠传令兵去跑，不然每次通讯都要跑几亿次马拉松；也不能靠喊，即使有这样的大嗓门，太空中没有空气，喊了也听不见；好在有一种叫无线电波的东西，可以通过调制加载信息，可以在真空中传播，每秒还可以跑三十万公里，是目前最好的传递信号的媒介。
旅行者1号，白色的大锅一样的就是3.7米的高增益天线。
无线电波的接收和发射需要用天线，旅行者号上带有专门设计的高增益天线，这面天线是抛物面形的，直径有3.7米，可以把无线电信号集中在某特定的方向上，这样可以花费较小的能量发射较强的信号。
天线结构图
为了互相通讯，地面上还要修建大型的接收站，比如旅行者号用的是美国的深空网络（Deep Space Network）。深空网络是专门针对空间任务的，所以它的天线要覆盖全球，在美国加利福尼亚州、西班牙马德里、澳大利亚堪培拉等地设有几十米大小的无线电天线，这样不管飞船飞到哪个方向都可以接受和发射信号。
位于美国加州的70米天线，深空网络的一部分。
我们上网有带宽限制，无线电通讯也类似的限制，所以信号要尽可能简洁，比如能用文字和数字就不用照片，和我们为了省流量少传或者不传照片类似的，比如对信号和数据进行压缩，相当于我们看小图、缩略图，比如把一时传不完的数据存起来，有机会再慢慢传，相当于我们挂机下载电影等大文件。这样即使是远在太阳系深处的飞船，也可以和地面进行通讯。
点醉人生
旅行者一号的中间有个大锅盖子，那个就是高增益天线，直径为3.7米，就是靠着这个玩意与地球建立通讯的，工作的波段是无线电波波段，旅行者一号的发射功率只有20瓦，这就需要更加精准的操作了。
像地面上的天线与旅行者一号上的天线正好要正对着；
旅行者一号的发射频率在8GHz，在这个频率上，外界对信号的干扰会非常的少；
别忘了那个高增益的大锅，这个很有用的，会将信号大大增强，地面上还有一口大锅与它正对着，两口大锅正对着，就建立了之间的正常通讯了。
由于旅行者一号现在已经飞得太远了，距离地球足足有211亿公里，在如此之远的距离上，发射一次信号单程就需要19个小时零35分钟，发射信号肯定是你来我往的啊，这样你来我往，往返就得需要花费39个小时了。
了解地面上与旅行者一号或者二号是如何建立通讯的，就得知道NASA曾经建立的深空网络（DSN）了，目前深空网络总共设置了三处通讯天线在世界范围内，并且在地图上呈现出120度分布，一处在美国本土加州，一处在西班牙马德里附近，最后一处在澳大利亚的首都堪培拉，为什么这样的安排呢？
当然是为了在地球自转的过程中不耽误接收信号呀，这样就可以随时与旅行者一、二号联系了。这些天线有大的也有小的，小的14米口径，大的足足有接近70米的口径。
2017年末，NASA又完成了一次壮举，利用深空网络DSN在美国加州的14米口径的深空通讯天线成功唤醒了沉睡37年的旅行者一号推进器，证明相关仪器工作正常，这可是与远在211亿公里外的旅行者一号探测器进行交流啊。
不过，旅行者一号的电力快不行了，再撑个几年就要永远的与地球失去联系了，它将一直向着深空飞去。
科学船坞
靠电磁波来传送信号，由于目前旅行者一号已经太空飞行近41年，距离地球211亿公里，因此每次的信号通讯都要延迟19.6个小时（也就是电磁波需要19.6个小时跨越211亿公里）。
↓下面是旅行者一号的照片↓
其中那个白圆盘就是发送信号用的高增益天线，口径3.7米，信号就是从这里发回地球的。
旅行者一号从1977年升空，孤身突破太阳系，冲出了日球层，是飞的最远的人造物体。
在2017年的时候，科学家为了庆祝旅行者一号四十周岁的生日，决定重启推进器，信号从地球发出，经历19多个小时，被旅行者一号接收，推进器成功喷气10毫秒。
随着年岁的增加，放置在旅行者一号身上的两块核电池也将用完，预计到2025年，旅行者一号将关闭一切仪器，独自飞向宇宙深处，与人类永远失联。
