在上个世纪的6、70年代|旅行者一号距离地球226亿公里,到底是如何与地球通讯的?

在上个世纪的6、70年代 , 是人类探索太空的鼎盛时期 , 当时 , 美国和苏联为了争夺航天实力的最高地位 , 展开了一系列的太空竞赛 。 他们纷纷耗费巨资 , 向近地轨道和月球实施载人飞船 , 以及对太阳系各大行星发射无人探测器 。 在这期间最让人轰动的 , 可以说莫过于1969年阿波罗11号登陆月球 , 阿姆斯特朗更是成为了第一个踏上月球的人类 , 它在的登陆那一刻说道:这是我的一小步 , 却是人类的一大步 。
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其实在整个太空竞赛中 , 除了阿波罗登月 , 还有一件事足以让人类载入史册 , 那就是美国发射的旅行者号探测器
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在上个世纪的6、70年代|旅行者一号距离地球226亿公里,到底是如何与地球通讯的?】当时科学家发现 , 太阳系的行星将会遇到176年一遇的特殊几何排列 , 也就是说探测器只需要少量燃料以作航道修正 , 便可以利用行星引力弹弓效应加速 , 对各大行星依次进行探测 , 由此旅行者一号和旅行者二号孕育而生!
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在1977年 , 两艘无人探测器相继升空 , 开始了前往探测行星的任务 , 旅行者一号则率先一步造访木星和土星 , 但在探测土卫六时由于变轨失败 , 随即终止了继续探访其余两颗行星 , 并向太阳系外飞去 , 如今旅行者一号已经飞行了40多年 , 距离地球约226亿公里 , 而且这个距离还在以17km/s的速度继续增加 , 现在地球呼叫旅行者一号的电波需要飞行20小时31分才能被旅行者一号接收到 , 而旅行者一号发送的数据也需要同样长的时间才能传回地球 。
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那么究竟是什么技术能让飞行了40余年的旅行者一号仍然可以和地球保持通信呢?
答案是旅行者一号的高频段通讯 , 为了使无线电信号传输到地球 , 旅行者一号的通讯频率选择了8GHz频段 , 这个频段干扰极少 , 能最大程度保障信道的畅通无阻 , 由于旅行者一号身上设计了一个直径长达3.7米的高增益天线 , 在高精度陀螺仪的帮助下 , 可以始终对准地球 。
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不过旅行者一号的信号飞行20多小时到达地球后已经十分微弱 , 因此NASA还在地球上建设“深空网络系统” , 深空网络会对信号进行放大处理而后再开始进行分析 , 也就是说旅行者一号在天线功率只剩20瓦的情况下 , 地球依然能接收到它发来的数据 , 只是旅行者一号本身的传输速度甚至达不到1kb/s , 一兆也需要花费几十个小时
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随着工作年限越来越长 , 科学家估计旅行者一号身上的核电池会在2025年左右完全耗尽电力 , 到那时将彻底与地球失去联系 , 然后独孤的在宇宙中飞行 , 大约4万年后抵达临近恒星 , 这意味着旅行者一号将成为一个再也无法回头的“旅行者”
来源:太空科学站