旅行者一号飞行近50年,距地约233亿公里,为何还能与地球通讯?

2011年2月,科学家发现旅行者一号已经飞到了太阳系边缘,确切的位置是太阳系和星际空间的过渡区。

更令人惊讶的是,旅行者一号是NASA在1977年9月5日发射的,该航天器距离地球约233亿公里,距今时隔近50年,但旅行者一号仍然在跟地球联系。

这到底是如何做到的?

简单了解下“旅行者一号”的轨迹

1977年9月5日,美国宇航局发射旅行者一号,2年后抵达木星附近,看到了木星背阳面的极光。

在顺利借助木星引力助推后,旅行者一号于1980年成功抵达土星附近,对土星环、大量卫星进行了近距离观测,特别是土卫六,期间旅行者一号向地球传回了万余张彩色照片。

不过后来由于受到引力影响,导致旅行者一号偏离了原先设计的路线,NASA决定将探索天王星、海王星的任务交给旅行者二号。

也就是说,在拜访完木星和土星后,旅行者一号的任务已经完成了,就这样,它在太阳系开始了漫长的漂泊之旅。

2011年2月,旅行者一号抵达太阳系边界,如果按照这个速度,它可能会在数万年后从星际空间抵达下一个恒星系。

旅行者一号是如何跟地球保持联系的?

旅行者一号是人类目前发射的距离地球最远的星际飞船,数值大概233亿公里,并且发射年份距离近50年,它是如何跟地球保持联系的?

1.陀螺仪和抛物面天线

旅行者一号配备了20世纪70年代最高精度的陀螺仪,能有效保障它的天线方向精准对着地球。

此外,为了提高稳定性,NASA给旅行者一号安装了一个直径达到3.7米的抛物面碟形天线,形状像极了一口大锅。

2.稳定的无线电通讯

无线电通讯的原理是将声音、文字、图像及其他内容以电信号的形式调制在无线电波上,其中包含的信息量和频率相关。

旅行者一号的通信频率为2.3GHZ或8.4GHZ,频率越高每秒发送的信号低电平和高电平信号就越多,包含的信息量自然就越大。

3.深空网络系统

NASA在全球设立了三个“地球暗室”,是深空网络系统的控制室。

深空网络系统由大量类似射电望远镜的大锅组成,共同构成了一个名为“深空网络系统”的天线阵列,分别设立在美国(加州)、西班牙(马德里)和澳大利亚(堪培拉),彼此之间的地球表面角度为120 ,目的是排除通讯盲区,更稳定接收来自深空旅行者一号传来的讯息。

由于旅行者一号距离地球超过223亿公里,在航天器发出信息后的20小时,我们才能收到,并且信号十分微弱。

旅行者一号发出的无线电波抵达地球时,辐射强度仅有4.17 10^-26 W/m^2,简单的说,地球接收到的信息十分微弱,仅有最初的63万亿亿分之一。

4.核同位素电池

常见的电池有锌锰干电池、锂电池、镍氢电池、铅酸电池等,例如我们骑行的电动车,每隔3~5天就要充一次电,很显然,这样的电池不足以支撑旅行者一号,所以NASA采用的是核电池。

旅行者一号共配备三个放射性同位素热电发生器,放射源为钚-238,原理很简单,在钚衰变时会释放热量,接着热量转化为航天器的电源。

三个核电池被安装在旅行者一号吊杆上,在任务之初,核电池的初始输出约为470瓦,不过随着时间的推移,功率在慢慢下降,1997年已经下降到335瓦。

值得一提的是,旅行者一号的电池即将在2025年耗尽,也就是说,此后,我们将无法继续收到来自旅行者一号的信息,它最终漂泊到哪里我们不得而知。

担忧

自从人类进入文明社会以来,我们一直在仰望星空,宇宙中是否存在其他外星文明?

虽然旅行者一号的任务是探测木星和土星,但同时它也携带了一张铜制镀金磁盘唱片,里面不仅有地球文明的大量信息,还有太阳系和周围脉冲星的精确位置,可以说,如果外星文明捕获旅行者一号,解读出唱片里的内容,他们将发现地球文明的存在。

起初,科学家此举是出于友好目的,但进入21世纪后,越来越多的网友开始感到担心,在浩瀚无际的宇宙中,外星文明肯定是存在的,我们之所以没有被发现,或许是因为地理位置隐蔽,而唱片里的内容,却暴露了太阳系和地球的精准坐标,实在不免让人担忧!

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页面更新:2024-02-21

标签:旅行者   陀螺仪   地球   航天器   木星   核电   土星   太阳系   外星   电池   通讯

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