在227億公里之外,還能和地球聯絡,旅行者一號有什麼黑…


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在227億公里之外,還能和地球聯絡,旅行者一號有什麼黑科技?

對於光速飛行的無線電來說,地球是個很小的地方,它一秒就能繞地球七圈半,然而一旦離開地球進入廣闊的宇宙空間,光速就變成了龜速。

1977年發射的旅行者一號,是目前距離地球最遠的人造飛行器,227.6億千米外的它需要21小時才能把數據傳回地球,地面指揮中心的指令也需要同樣長的時間,才能傳達給旅行者一號,一來一回就是將近兩天的延遲。

那麼問題來了,從1977年發射至今,旅行者一號是怎麼保證相隔數百億公里,還能精準和地球聯繫上的?

畢竟本身就在地球上的我們,生活中時不時都還會遇到信號問題,旅行者一號作為一架上世紀70年代的探測器,身上究竟有什麼黑科技?

無線電波:宇宙信使

與今天形形色色的人造衛星和探測器,大都採用太陽能電池板供電不同,旅行者一號用的是核同位素電池,也就是我們熟知的核動力來供能,這樣才能保證它在光照稀薄的太陽系外側,依舊有充足的能源開展各項工作。

和今天我們在地球上通訊類似,太空中的旅行者一號也是用無線電和NASA保持聯絡的,但因為無線電信號強度和引力一樣也遵循平方反比定律,所以現在旅行者一號發射的信號到達地球後,強度只有最初發射時的100萬億億分之一

為了盡可能保證通信不中斷,旅行者一號設計之初就把主體最大的部分做成了高增益天線,也就是我們現在看到的這一口直徑3.7米的“大鍋”,在超高精度陀螺儀的協助下,旅行者一號不論飛到哪裡,這口鍋都會牢牢對準地球方向。

然而僅僅對準是遠遠不夠的,因為旅行者一號的無線電發射功率只有20瓦,數據傳輸速率更是僅有160比特/秒,NASA必須要在地球上架設“千里眼和順風耳”,才能捕獲到旅行者來自200多億公里外的呼喚。

深空網絡系統

早在在20世紀60年代,也就是旅行者一號發射的十年前,NASA就開始建造一個名為“深空網絡系統”的天線陣列,

它們由若干口類似射電望遠鏡的大鍋構成,最大直徑70米,全球擁有三個站點,在地球表面呈120度分佈,這樣一來地球自轉也不會造成通訊盲區,無論何時深空網絡都能收到探測器的信息。

今天的深空網絡除了負責聯繫旅行者一號,還在為其他遠距離航天器提供服務,比如日本的隼鳥2號就是藉助了深空網絡,才能順利在“龍宮”小行星上取樣返回的,不然早就失聯了。

漸行漸遠的旅行者

科學家預計到2025年,旅行者一號的核電池就會完全耗盡能量,到時候它將徹底與地球世界失聯,唯一能證明它身份的,只有鑲嵌其內的鍍金圓盤唱片,裡面不但存有人類文明的絕大部分信息,還有地球和太陽系的基本情況,以及相對於周圍脈衝星的精確位置。

由於唱片記錄的信息實在太過於詳細,所以早在旅行者一號發射之前,就有人擔心它會引來外星人入侵,在《三體》火熱的今天,這種擔心似乎還有捲土重來之勢。

但這只是杞人憂天罷了

旅行者一號飛行速度只有16.9km/s,雖然超過了太陽系16.7km/s的逃逸速度,但在半徑一光年的太陽系裡,旅行者一號的速度還是遠遠不夠的,至少還得飛3萬年才能離開太陽系,而3萬年後人類還在不在太陽係都不好說。

其實旅行者一號最後的結局,很可能是被未來人類重新捕獲然後放進博物館,畢竟它的軌道數據是固定的,失聯之後也不可能發生改變,未來太陽系大開發時期,人類完全有能力找到旅行者一號並把它帶回來。