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二战空战电影旅行者1號已經飛出瞭太陽系,人類是如何與它保持聯系的?

旅行者1號已經飛行瞭43年,由於二战空战电影距離遙遠,目前沒有技術能夠監視它的飛行畫面,隻能通過無線電波與它保持聯系。人類與它最後一次互動,是在2017年11月28日,工程師下達指令,修正瞭它的航線。關於旅行者1號旅行者1號是美國宇航局於1977年發射的外太陽系探測器,目前已經朝著深空連續飛行瞭43年。旅行者1號還有一個兄弟叫做旅行者2號,也是在1977年升空的。旅行者1號利用引力彈弓效應成功加速至第三宇宙速度(16.3千米每秒),比旅行者2號快10%,成為人類歷史上飛行速度最快的探測器之一,。它於2014年穿越瞭太陽風層頂,成功飛出瞭太陽系,但還在太陽引力的控制范圍之內。即使這樣,它仍然是人類有史以來飛得最遠的探測器。旅行者1號利用钚的放射性能量來發電,簡單來說就是核電池,可以用好幾十年。不過,據科學傢估二战空战电影計,旅行者1號的電力將在2020年消耗殆盡。樂觀估計,還能堅持到2025年。旅行者1號在這漫長的旅途中,為人類傳回瞭大量的科研數據。還攜帶瞭一枚鍍金鋁質碟片,充當地球人的信使。如下圖所示,為瞭節約寶貴的能源,旅行者1號進行瞭一系列省電操作。正是工程師的這些操作,使得旅行者1號在發射升空40年後仍然能夠與地球保持聯系。為瞭能夠與地球保持聯系,旅行者1號在設計之初,就建造瞭一個口徑3.7米的大鍋,那口大鍋就是接收和發送信號的高增益天線。並且攜帶瞭精度非常高的陀螺儀,可以用來修正天線的方向,即使在非常遙遠的距離也能對準地球。上圖為旅行者1號的主要結構概況。NASA的深空網絡截至2019年10月,旅行者1號距離太陽大約211億公裡。光在真空中每秒大約傳播30萬千米,無線電波也是這個速度。光從太陽表面到達地球大約二战空战电影需要8分鐘,而人類與旅行者1號的距離十分遙遠,目前信號往返一次大約需要40多個小時。這種由於空間距離遙遠而產生的延遲,目前是無法解決的。旅行者1號的信號功率有限,僅有20瓦,隨著距離變得越來越遠,地球上能夠接收到的信號也越來越弱。好在,美國宇航局(NASA)從上世紀60年代就建造瞭一個二战空战电影極其強大的信號接收系統,叫做深空網絡,主要用於星際通信。該信號接收系統隸屬於美國宇航局所屬的噴氣推進實驗室。深空網絡(DSN)是一個支持星際無線電通信和射電天文學觀測的全球性天線網絡,它是世界上最大和最敏感的通信系統,由一系列天線陣列組成,單個天線的直徑可達70米,比在地面接收衛星電視信號的室外天線(衛星鍋)大的多。目前,深空網絡由三處呈120度分佈的通信設施組成,分別位於美國加州、西班牙馬德裡和澳大利亞堪培拉,這種安排可以避開地球自轉的影響。極慢的通信速率因為距離太遙遠,地球上發出的信號要經過20個小時才能二战空战电影被旅行者1號接收到,旅行者1號收到信號後,回復也要經過20個小時才能被地球上的人接收到。即使到現在,也沒有任何技術可以改善這個問題。信號在傳輸的過程中會發生衰減,傳輸距離越遠,衰減越厲害,因此旅行者1號采用瞭2.3GHz~8.4GHz的高頻信號與人類通信,深空網絡使用的則是2.1GHz信號。旅行者1號采用的是模擬信號,相比於數字信號,信號在傳輸過程中還會受到很大幹擾。為瞭保證數據傳輸的準確性,旅行者1號使用瞭大量糾錯技術。因此,旅行者1號每秒鐘隻能傳輸幾個字節的有效數據,一張1MB(1024字節)的照片就需要傳輸近半個月時間。旅行者1號攜帶瞭一個64KB的磁帶存儲器,當數據無法及時傳回地球時,就會將數據記錄下來。總體上來說,旅行者1號的數據傳輸速率極慢。結語在2017年人類最後一次與旅行者1號互動後,目前人類與旅行者1號基本上處於半失聯狀態,很久才能收到旅行者1號發來的信息,在2025年後就徹底失去聯系瞭。之後,旅行者1號將孤獨地向銀河系中心飛去,成為宇宙中的漂流瓶。以當前的速度,旅行者1號到達距離地球最近的恒星系統,就需要4萬多年的時間。我國如果要發射這樣的探測器,也需要這樣一個深空通信系統。即使到瞭現在,星際通信的數據傳輸速率依舊較慢,普通人要是用這麼慢的速率上網會抓狂的。熱愛科學的朋友,歡迎關註我。

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