200億公里外的旅行者1號,人類是如何與它保持聯系的?
旅行者
作者: 覃小海說科學
2020-07-03 09:21:47
[ 聞蜂導讀 ] 作為一種高級智慧生物,人是一種非常喜歡旅行的生物,因為人們能夠從旅行中獲得美好的感官享受,有的人為了實現“世界那么大,我想去看看”這樣的夢想,不惜辭掉了體面的工作,其實不僅個人擁有這樣的夢想,對于人類這個整體來說,也有一個宏偉的目標,那就是希望去宇宙中看看,要想實現這個目標,第一步首先要飛出太陽系,如果連太陽系都飛不出,星際旅行就是天

作為一種高級智慧生物,人是一種非常喜歡旅行的生物,因為人們能夠從旅行中獲得美好的感官享受,有的人為了實現“世界那么大,我想去看看”這樣的夢想,不惜辭掉了體面的工作,其實不僅個人擁有這樣的夢想,對于人類這個整體來說,也有一個宏偉的目標,那就是希望去宇宙中看看,要想實現這個目標,第一步首先要飛出太陽系,如果連太陽系都飛不出,星際旅行就是天方夜譚。

飛出太陽系是人類實現星際旅行的第一步

為了早日實現飛出太陽系的夢想,人類在70年代連續發射了4個深空探測器,分別是先驅者10號、先驅者11號,旅行者1號、旅行者2號,不過在這四個深空探測器中,最著名的當屬旅行者1號探測器,因為這個探測器是人類歷史上第一個飛出太陽系的探測器,也是目前為止飛行距離最遠的深空探測器。

旅行者1號和先驅者10號

旅行者1號的發射時間為1977年9月5日,距今已經在太空中飛行了41年之久,總飛行距離高達222億公里,也就是說旅行者1號目前距離地球222億公里,這個距離比太陽系的直徑(148億公里)還要大很多,這個距離還是地球與月球距離的7.4萬倍,如此遙遠的距離,生活在地球上的科學家是如何與旅行者1號一直保持著聯絡不間斷呢?

旅行者1號的位置

旅行者1號如果離地球很近的話,與地球進行聯系很方便,畢竟如今在太空中飛行有數量眾多的衛星,還有一個空間站,它們都與地球保持著聯系,所以近距離的通訊技術難不倒人類科學家,對于旅行者1號來說,它的難點在于遠距離通訊,因為遠距離通訊存在多個問題,比如如何讓旅行者1號瞄準地球發射信號、如何讓旅行者1號在很遠的地方準確地接收人類的信號、如何避免通訊延遲等。

旅行者1號在110億英里外拍攝的地球

首先來說說科學家是如何讓旅行者1號在發射信號的時候,能夠準確瞄準地球的,為了能夠讓旅行者1號在發射信號的時候瞄準地球,科學家在旅行者1號身上安裝了精度非常高的陀螺儀,在每次發射信號的時候,旅行者1號就利用這些高精度陀螺儀修正天線的方向,不管旅行者1號飛到哪里,飛得再遠它也能夠對準地球發射信號,從而準確報告它的處境和取得的收獲。

其次,為了能夠讓旅行者1號在很遠的地方能夠接收到人類發出的信號,科學家在旅行者1號安裝了一個直徑長達3.7米的巨型大鍋蓋,這個大鍋蓋對于接收和發射信號都有顯著的增強作用,旅行者1號可以利用那口巨大的高增益天線大鍋來接收和發射信號,那在地球上的人類又是如何接收在很遙遠的旅行者1號傳回的微弱信號呢?

旅行者1號裝備的儀器

人類目前與旅行者1號使用的依然是老舊的無線電通訊技術,這種通訊技術不僅很慢(相當于光速),而且還會隨著距離的延長而不斷地衰減,也就是說在200多億公里外的旅行者1號發射的信號來到地球的時候,已經幾乎無法使用普通的接收器進行接收了,于是為了避免錯過旅行者1號的重要信息,科學家在上世紀60年代專門建設了一種用來接收旅行者1號微弱信號的通信系統,這種系統被命名為“深空網絡工程”。

深空網絡工程是由單個天線直徑為70米的天線陣列組成,這些天線陣列組成了世界上最強大、最敏感的信號接收器,它的接收信號的能力比普通的衛星接收器和天線接收器強大幾十百、幾百倍,能夠對極其微弱的信號進行接收和分析,目前世界上建設了三處這樣的信號接收陣地,分別位于美國加州、西班牙馬德里和澳大利亞堪培拉,形成了一個360°無死角的全球性接收網絡,科學家正是利用這個強大的系統來接收來自200多億公里外旅行者1號發射的微弱無線電信號。

旅行者1號為了省電關閉的儀器

不過在與旅行者1號進行聯絡的時候,科學家遇到最大的挑戰就是通信延遲問題,目前人類與旅行者1號的通訊主要使用無線電技術進行通訊,無線電傳播的速度等于光速,也就是30萬公里每秒,按照這個速度,人類發射信號給旅行者1號,再等旅行者1號回復需要的時間高達40個小時,這樣非常影響效率,遺憾的是,科學家至今還沒有解決通訊延遲的問題,所以人類與旅行者1號進行通訊只能耐心等待。

我們知道發射無線電信號是需要電力的,旅行者1號的電力為何能夠支撐40年之久?旅行者1號的電力之所以能夠支撐如此之久,除了旅行者1號在40多年的飛行過程中實施了大量省電措施,比如借助行星引力彈弓效應、停止等離子子系統運作、停止行星無線電天文實驗、停止回轉儀運作等,這些措施大大節省了旅行者1號的電力,但是旅行者1號電力長久的關鍵是它裝備了核電池,這些核電池可以利用钚的放射性能量來發電,所以支撐幾十年沒有問題。

旅行者1號何去何從,不得而已

但是畢竟核電池的體積有限,它最終也有消耗完的一天,最近一次旅行者1號與人類聯絡的時間為2017年,目前旅行者1號基本與地球處于失聯、半失聯狀態,所以科學家估計旅行者1號的電力將在2020年耗盡,在2025年徹底與人類失去聯系,屆時,旅行者1號將會真正成為太空中的“孤兒”,隨波逐流,它最終的命運有三個,一個是撞擊到天體毀滅掉,一個是墜入銀河系中心黑洞,另一個可能會被外星人俘獲。

更多關注微信公眾號:jiuwenwang

  • 驗證碼: 看不清?點擊更換 看不清? 點擊更換
  • 意見反饋
    意見反饋
    返回頂部
    黑龙江快乐十分出号统计