作為美國宇航局研制的一艘無人外太陽系空間探測器,旅行者1號(英文名:Voyager 1)重815千克,于1977年9月5日12:56:00 UTC 在美國東海岸的佛羅里達卡納維拉爾角航天發(fā)射基地發(fā)射生空,。 旅行者1號及其姊妹探測器旅行者2號均使用三塊钚放射性同位素溫差發(fā)電機作為動力來源,,可提供功率420瓦。 其中通信設備的功率為20瓦,,僅僅相當于現(xiàn)在的手機快充的功率,。目前旅行者1號距離地球大約217億公里,相當于0.00229光年,,通訊時差20.06小時,,這意味著從旅行者1號發(fā)出的無線電信號需要耗費20.06小時才能到達地球,被地面的天線接受到,。 因此,,旅行者1號和地球之間傳輸數(shù)據(jù)還是存在著一定難度的,但也沒有像人們想象中的那么復雜,,并沒有用到什么高科技,,其使用的只是無線電通信技術,將需要傳送的聲音,、圖像,、數(shù)據(jù)等調(diào)制成無線電信號,經(jīng)空間傳至地面,。 ↑ 旅行者1號拍攝的木衛(wèi)一 無線電信號的強度會隨著傳輸距離的增加不斷衰減,,當旅行者1號發(fā)射的信號傳到地面時,功率衰減為起初的一百萬億億分之一,,僅有10ˇ-22瓦,。 不僅傳輸功率的極低,傳輸速度也非常慢,,只有約1.4kb/s ,。 為了偵測接收到如此微乎其微的信號,NASA建造了深空網(wǎng)絡(Deep Space Network, DSN),。其由三處分別位于美國加州,、西班牙馬德里、澳大利亞堪培拉的呈120度分布的深空通信設施組成,,以此實現(xiàn)與旅行者1號的信號傳輸,,而且不受地球自轉的影響。 同時采取以下三種措施增加信號傳輸?shù)某晒β剩?/p> ⑴ 使用高增益天線,,使無線電信號集中在某個方向上,,增大傳輸距離 旅行者1號上的高增益天線直徑達3.7米,原來DSN使用的天線直徑達70米,,由于已經(jīng)使用超過40年,,NASA從2010年開始部署34米天線,以替換陳舊的天線,滿足信號接收需求,。這些地面接收天線可將接收到的信號放大數(shù)億倍,。 ⑵ 旅行者1號的通訊頻率高達8GHz,在這個頻段上,,幾乎沒有任何干擾,,信噪比非常高。 ⑶ 旅行者1號安裝有高精度的陀螺儀,,確保其在深空也能時刻讓天線對準地球的方向 雖然科學家們用盡渾身解數(shù),,但由于距離實在太遠,加上太空中存在許多高能輻射,,且無線電信號受自然因素影響,,會對無線電信號產(chǎn)生干擾。 因此,,為了提高信息傳輸?shù)恼_率,,在將聲音、圖像等信息調(diào)制成無線電信號的過程中使用了大量糾錯碼,,這也使得有效傳輸效率降低,,只有不到1kb/s. 在不遠的將來,旅行者1號將帶著人類的夢想孤身飛向更加遙遠的宇宙旅行者1號攜帶的發(fā)電機目前已經(jīng)大大標出設計使用壽命,,科學家預計,,它們?nèi)匀豢商峁┳銐虻碾娏ψ屘綔y器上搭載的科學儀器繼續(xù)工作到2025年,并繼續(xù)與地球保持通信,,直至2036年,。 此后,旅行者1號將失去與地球之間的聯(lián)系,,帶著人類的夢想,,孤身飛往銀河系中心,飛向更遠的地方,! |
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