在227亿公里之外,还能和地球联络,旅行者一号有什么黑科技?
对于光速飞行的无线电来说,地球是个很小的地方, 它一秒就能绕地球七圈半 ,然而一旦离开地球进入广阔的宇宙空间, 光速就变成了龟速 。
1977年发射的旅行者一号,是目前距离地球最远的人造飞行器, 227.6亿千米外的它需要21小时才能把数据传回地球 ,地面指挥中心的指令也需要同样长的时间,才能传达给旅行者一号,一来一回就是将近两天的延迟。
那么问题来了,从1977年发射至今,旅行者一号是怎么保证相隔数百亿公里,还能精准和地球联系上的?
毕竟本身就在地球上的我们,生活中时不时都还会遇到信号问题, 旅行者一号作为一架上世纪70年代的探测器,身上究竟有什么黑科技?
无线电波:宇宙信使
与今天形形色色的人造卫星和探测器,大都采用太阳能电池板供电不同,旅行者一号用的是 核同位素电池 ,也就是我们熟知的核动力来供能,这样才能保证它在光照稀薄的太阳系外侧,依旧有充足的能源开展各项工作。
和今天我们在地球上通讯类似,太空中的旅行者一号也是用无线电和NASA保持联络的,但因为无线电信号强度和引力一样也遵循平方反比定律 ,所以现在旅行者一号发射的信号到达地球后,强度只有最初发射时的100万亿亿分之一
为了尽可能保证通信不中断,旅行者一号设计之初就把主体最大的部分做成了高增益天线,也就是我们现在看到的这一口直径3.7米的"大锅", 在超高精度陀螺仪的协助下 ,旅行者一号不论飞到哪里,这口锅都会牢牢对准地球方向。
然而仅仅对准是远远不够的,因为旅行者一号的无线电发射功率只有20瓦, 数据传输速率更是仅有160比特/秒 ,NASA必须要在地球上架设"千里眼和顺风耳",才能捕获到旅行者来自200多亿公里外的呼唤。 深空网络系统
早在在20世纪60年代,也就是旅行者一号发射的十年前,NASA就开始建造一个名为"深空网络系统"的天线阵列,
它们由若干口类似射电望远镜的大锅构成,最大直径70米,全球拥有三个站点,在地球表面呈120度分布, 这样一来地球自转也不会造成通讯盲区 ,无论何时深空网络都能收到探测器的信息。
今天的深空网络除了负责联系旅行者一号,还在为其他远距离航天器提供服务, 比如日本的隼鸟2号就是借助了深空网络 ,才能顺利在"龙宫"小行星上取样返回的,不然早就失联了。 渐行渐远的旅行者
科学家预计到2025年,旅行者一号的核电池就会完全耗尽能量,到时候它将彻底与地球世界失联, 唯一能证明它身份的,只有镶嵌其内的镀金圆盘唱片 ,里面不但存有人类文明的绝大部分信息,还有地球和太阳系的基本情况,以及相对于周围脉冲星的精确位置。
由于唱片记录的信息实在太过于详细,所以早在旅行者一号发射之前,就有人担心它会引来外星人入侵,在《三体》火热的今天,这种担心似乎还有卷土重来之势。 但这只是杞人忧天罢了
旅行者一号飞行速度只有16.9km/s,虽然超过了太阳系16.7km/s的逃逸速度,但在半径一光年的太阳系里,旅行者一号的速度还是远远不够的, 至少还得飞3万年才能离开太阳系 ,而3万年后人类还在不在太阳系都不好说。
其实旅行者一号最后的结局,很可能是被未来人类重新捕获然后放进博物馆,毕竟它的轨道数据是固定的,失联之后也不可能发生改变, 未来太阳系大开发时期,人类完全有能力找到旅行者一号并把它带回来。
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