故障后恢复,旅行者2号再次收集数据,它是怎么和地球保持通信的

大家好,我是小猩猩

对于我们人类来说,探索未知的世界,特别是探索宇宙深空的世界,是一件充满乐趣、充满挑战的事情。因为我们不知道在宇宙深处会存在什么,宇宙深处的每一个发现,都可能会让我们感到很吃惊。为了看看宇宙深处的样子,我们人类发射了很多探测器到太空中,有一些探测器会在地球附近飞行,有一些探测器则会对太阳系其它天体抵近观测,有一些探测器则可能会尝试飞到太阳系外,看看外面的世界。

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而说到飞往太阳系外的探测器,相信大家也想起了旅行者1号探测器和旅行者2号探测器。这两个探测器虽然都是在1977年发射升空,但是它们的探索任务不同,飞行方向也不同,所以它们飞向太阳系外所花的时间也不同。其中旅行者1号探测器率先在2011年进入了星际空间,而旅行者2号探测器则在2018年进入了星际空间。

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虽然在浩瀚的宇宙空间中飞行,旅行者1号、旅行者2号探测器可以说是畅通无阻,但是并不意味着它们的飞行过程中会一帆风顺。事实上,由于这些探测器是1977年发射升空的,至今已经飞行了40多年,所以很多设备也已经老化,所携带的能量也不多了。因此有一些设备因为老化已经报废,有一些设备虽然还能运行,但是由于能量有限,所以预计在能量耗尽以后,这些设备就会彻底关闭,而探测器就会成为一个在宇宙深处飘荡的人造物体。至于它们未来是否会飘荡其它的恒星系,没人知道。

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这些探测器的能量大约还能维持5年时间,不过,在这个过程中,如果发生意外或者技术故障,可能会另当别论。根据NASA的科学报告,前段时间旅行者2号探测器就发生了技术故障。按照计划,旅行者2号探测器原计划在1月25日进行360度旋转以校准其机载磁场仪器,但是旅行者2号探测器没有按照预定的动作完成指令。随后工程师发现这个指令的延迟,探测器有两个耗电的系统同时打开。这对于能量极为有限的探测器来说,额外消耗电量,并不是一个好消息,可能会加快旅行者2号探测器耗尽能量的速度。

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时隔1个多月后,NASA在2020年3月3日宣布,虽然此前旅行者2号探测器遇到了技术故障,过度使用功率导致探测器的运转中断,但是现在探测器5个科学仪器都已经复位,将重新启动并将向地球发回收集到的科学数据。之所以时隔这么久才完全恢复,主要是因为旅行者2号探测器离我们地球太远了,达到185亿公里,相当于太阳与地球距离的12.33倍。我们从地球发出一个信号,大约需要17个小时才能抵达旅行者2号探测器,而旅行者2号探测器发回的信号也大约需要17小时才能到达地球,一来一回就需要34个小时。所以确认、解决旅行者2号探测器的技术问题,这个过程很漫长。

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既然探测器的仪器设备目前已经复位,也将会继续收集星际空间的数据,这是值得期待的事情,毕竟旅行者2号探测器接下来发回的数据将会把星际空间的景象曝光在我们人类面前。对此,有一个问题,旅行者2号探测器离我们地球这么远,是怎么把信号传回地球的呢?

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由于旅行者2号探测器离我们地球非常远,所以与旅行者2号探测器保持通讯联系确实是一个很大的难题。因为旅行者2号探测器与我们地球的“交流”是基于无线电信号,随着距离越远,信号经过长距离的传播后,它的强度会大幅度减弱。据估计,当旅行者2号所发射的信号抵达地球时,信号的强度可能只有发射时的100万亿亿分之一,所以到达地球的信号已经很微弱。

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为了实现与地球保持通讯,旅行者2号探测器在设计之初,就已经考虑到了这一个问题。所以我们可以看到旅行者2号探测器其实是带有一个巨大的抛物面天线,其直径达到3.7米,探测器就是利用这个抛物面天线向我们地球发出信号和接收指令。除此之外,探测器所搭载的姿态控制系统可以使这个抛物面天线一直朝向地球,所以可以对准我们地球发出信号。

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​前文提到,当探测器发回的信号到达地球时已经非常微弱,那我们地球能够接收到这些微弱的信号吗?如果没有采取措施,或许很难接收到这些信号。不过美国航天局NSAS所建立的“深空网络”(即DSN)可以接收到这些微弱的信号,还能给这些远在宇宙深处的探测器发出指令。


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