旅行者1號(hào)是迄今為止人類飛行得最遠(yuǎn)的人造飛行器，已經(jīng)飛出了太陽(yáng)系最外延的行星和矮行星，飛出了柯伊伯帶，向太陽(yáng)系外飛去。

自從1977年9月5日發(fā)射升空離開地球后，就沒有什么技術(shù)來(lái)監(jiān)控它的畫面了，只是通過(guò)深空網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控其飛行姿態(tài)和接受它發(fā)回的電子信息資料。

所謂深空網(wǎng)絡(luò)就是遍布全球的巨大射電望遠(yuǎn)鏡陣列，組成一個(gè)支持星際任務(wù)、無(wú)線電通訊、利用射電天文學(xué)觀察探測(cè)太陽(yáng)系以及宇宙的國(guó)際天線網(wǎng)絡(luò)。

所有發(fā)射的地外探測(cè)器，尤其是脫離地球引力的深空探測(cè)器，就是依靠這套系統(tǒng)進(jìn)行指揮、操控、接受信息的。

旅行者1號(hào)近距離探訪了木星和土星，并借助它們的引力彈弓效應(yīng)提速，在上世紀(jì)就飛躍了太陽(yáng)系最遠(yuǎn)的行星冥王星軌道，向太陽(yáng)系外銀河系中心飛去。

期間傳回了數(shù)萬(wàn)張彩色照片，讓人類首次目睹了木星、土星驚世駭俗的美麗，還看到了遠(yuǎn)離64億公里處對(duì)地球那渺小而震撼的回眸一瞥。

現(xiàn)在它已經(jīng)在深空孤獨(dú)的旅行了42年，依然忠實(shí)的履行著人類賦予的使命。

我們?cè)贜ASA專門監(jiān)控旅行者1號(hào)的網(wǎng)站上，還可以看到它飛行速度和距離的實(shí)時(shí)狀態(tài)，截止到現(xiàn)在我寫這篇文章的時(shí)候，旅行者1號(hào)還在以相對(duì)太陽(yáng)每秒17公里速度遠(yuǎn)離我們，距離太陽(yáng)已經(jīng)219.28億公里；以相對(duì)地球每秒43.7公里的速度飛行，距離我們218.92億公里。

僅此而已，現(xiàn)在旅行者1號(hào)完全憑著慣性和設(shè)定的航向在飛行，沒有任何動(dòng)力了。

為旅行者1號(hào)提供能量的兩臺(tái)同位素溫差發(fā)電機(jī)（俗稱核電池）也將消耗殆盡，探測(cè)器的一些功能從12年前就逐步關(guān)閉。如2007年停止了等離子子系統(tǒng)運(yùn)作；2008年停止了行星無(wú)線電天文實(shí)驗(yàn)；2010年停止了掃描平臺(tái)及紫外線分光計(jì)觀測(cè)；2015年停止了數(shù)據(jù)磁帶機(jī)運(yùn)行；2016年停止了回轉(zhuǎn)儀工作等等。

人類最后一次與旅行者1號(hào)互動(dòng)是在2017年11月28日。NASA的科學(xué)家們從收集到的信息發(fā)現(xiàn)，旅行者1號(hào)主發(fā)動(dòng)機(jī)功能弱化，為了啟動(dòng)休眠了三十多年的輔助發(fā)動(dòng)機(jī)，向旅行者1號(hào)發(fā)出了指令。

這個(gè)指令經(jīng)過(guò)19個(gè)多小時(shí)傳輸?shù)竭_(dá)了旅行者1號(hào)，又經(jīng)過(guò)同樣時(shí)間傳輸返回了控制中心，證實(shí)旅行者1號(hào)忠實(shí)準(zhǔn)確的執(zhí)行了人類的指令，4個(gè)輔助發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常。

這是人類有史以來(lái)最遠(yuǎn)的一次遙控指揮活動(dòng)，距離達(dá)到200多億千米。

現(xiàn)在旅行者1號(hào)只能用微弱的電力傳回方位和速度的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)20小時(shí)多時(shí)間的傳輸，由深空網(wǎng)絡(luò)接受到相關(guān)儀器上進(jìn)行解析。

事實(shí)上，人類已經(jīng)完全失去了對(duì)旅行者1號(hào)的控制，在漆黑的深空，旅行者1號(hào)只是靠著人類賦予的原動(dòng)力，憑著慣性和忠誠(chéng)，孤膽英雄一往無(wú)前。

到了2020年，旅行者1號(hào)要逐一關(guān)閉全部的科學(xué)儀器，2025年，將耗盡全部電力，已經(jīng)沒有任何能力啟動(dòng)任何單一儀器。

從此人們?cè)僖驳貌坏铰眯姓?號(hào)的任何消息，如果沒有意外的話，旅行者1號(hào)將在太空一直向前，10億年后如果有地外文明捕獲它，在太空環(huán)境下，它上面的唱片和音質(zhì)還將清晰如新。

但那個(gè)時(shí)候地球早已�？菔癄�，人類如果有幸沒有滅亡，也早已移民深空，穿梭于星系之間，或許旅行者1號(hào)已被那時(shí)候的人類找回，作為古人類文明證據(jù)也未可知。

就是這樣，讓我們默默的祝福旅行者1號(hào)一路走好。

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謝邀。

自1977年發(fā)射升空以來(lái)，旅行者1號(hào)已經(jīng)離開地球，獨(dú)自在太空中飛行了長(zhǎng)達(dá)42年的時(shí)間。盡管這艘無(wú)人探測(cè)器目前遠(yuǎn)在219億公里外，它與地球的距離相當(dāng)于日地距離的146倍，但它的飛行軌跡還在受到地球的監(jiān)控。那么，美國(guó)宇航局（NASA）是如何監(jiān)測(cè)并控制旅行者1號(hào)的呢？

旅行者1號(hào)相繼造訪了太陽(yáng)系中兩顆最大的行星——木星和土星，并順便借助這兩顆氣態(tài)巨行星的引力彈弓效應(yīng)進(jìn)行加速。在結(jié)束了行星探測(cè)任務(wù)之后，旅行者1號(hào)在海王星軌道之外拍攝了太陽(yáng)系全家福，其中包括旅行者1號(hào)所來(lái)的星球——地球。此后，達(dá)到太陽(yáng)系逃逸速度的旅行者1號(hào)，真正踏上了飛向星際空間之旅。

NASA知道旅行者1號(hào)此行路途遙遠(yuǎn)，通信將會(huì)變得十分困難，所以NASA早有準(zhǔn)備。旅行者1號(hào)背著一個(gè)直徑達(dá)到3.7米的“大鍋”，那是一個(gè)高增益拋物面天線，用于無(wú)線電信號(hào)的接收與發(fā)送。同時(shí)，旅行者1號(hào)還配備精度非常高的陀螺儀，使得天線能夠?qū)��?zhǔn)地球。

在地球上，NASA在世界的三個(gè)地方部署了深空網(wǎng)絡(luò)，其控制中心被稱為“暗室（Dark Room）”。在“暗室”中，地面天線能夠與旅行者1號(hào)進(jìn)行溝通，接收它在太空深處傳回來(lái)的極其微弱的信號(hào)。

為了保障通信順暢，通信下行頻率通常為2.3 GHz，甚至高達(dá)8.4 GHz。同時(shí)，深空網(wǎng)絡(luò)也能給旅行者1號(hào)上傳指令，通信上行頻率在2.1 GHz。在這種超高頻下，通信噪音小，信噪比高。

旅行者1號(hào)信號(hào)發(fā)射機(jī)的功率僅略高于20 W，根據(jù)平方反比定律，旅行者1號(hào)發(fā)出的無(wú)線電波抵達(dá)地球時(shí)，輻射照度僅為4.17×10^-26 W/m^2。深空網(wǎng)絡(luò)單個(gè)天線的最大直徑為70米，所以最大單個(gè)天線所接收到的信號(hào)功率只有1.6×10^-22 W。也就是說(shuō)，當(dāng)?shù)厍蛏系奶炀�接收到旅行者1號(hào)的無(wú)線電信號(hào)時(shí)，其強(qiáng)度只有最初發(fā)射時(shí)的63萬(wàn)億億分之一。

由于距離極為遙遠(yuǎn)，即便旅行者1號(hào)發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)以光速傳播，也要大約20小時(shí)才能抵達(dá)地球。但只要旅行者1號(hào)還有電力，這種微弱的通信就不會(huì)中斷。據(jù)估計(jì)，旅行者1號(hào)攜帶的核動(dòng)能可以讓設(shè)備一直工作到2025年。在那之后，徹底失聯(lián)的旅行者1號(hào)將會(huì)永遠(yuǎn)在星際空間中漫游下去。

旅行者1號(hào)已經(jīng)飛行了43年，由于距離遙遠(yuǎn)，目前沒有技術(shù)能夠監(jiān)視它的飛行畫面，只能通過(guò)無(wú)線電波與它保持聯(lián)系。人類與它最后一次互動(dòng)，是在2017年11月28日，工程師下達(dá)指令，修正了它的航線。

關(guān)于旅行者1號(hào)

旅行者1號(hào)是美國(guó)宇航局于1977年發(fā)射的外太陽(yáng)系探測(cè)器，目前已經(jīng)朝著深空連續(xù)飛行了43年。旅行者1號(hào)還有一個(gè)兄弟叫做旅行者2號(hào)，也是在1977年升空的。旅行者1號(hào)利用引力彈弓效應(yīng)成功加速至第三宇宙速度（16.3千米每秒），比旅行者2號(hào)快10%，成為人類歷史上飛行速度最快的探測(cè)器之一，。它于2014年穿越了太陽(yáng)風(fēng)層頂，成功飛出了太陽(yáng)系，但還在太陽(yáng)引力的控制范圍之內(nèi)。即使這樣，它仍然是人類有史以來(lái)飛得最遠(yuǎn)的探測(cè)器。

旅行者1號(hào)利用钚的放射性能量來(lái)發(fā)電，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是核電池，可以用好幾十年。不過(guò)，據(jù)科學(xué)家估計(jì)，旅行者1號(hào)的電力將在2020年消耗殆盡。樂觀估計(jì)，還能堅(jiān)持到2025年。旅行者1號(hào)在這漫長(zhǎng)的旅途中，為人類傳回了大量的科研數(shù)據(jù)。還攜帶了一枚鍍金鋁質(zhì)碟片，充當(dāng)?shù)厍蛉说男攀埂?/p>

如下圖所示，為了節(jié)約寶貴的能源，旅行者1號(hào)進(jìn)行了一系列省電操作。正是工程師的這些操作，使得旅行者1號(hào)在發(fā)射升空40年后仍然能夠與地球保持聯(lián)系。

為了能夠與地球保持聯(lián)系，旅行者1號(hào)在設(shè)計(jì)之初，就建造了一個(gè)口徑3.7米的大鍋，那口大鍋就是接收和發(fā)送信號(hào)的高增益天線。并且攜帶了精度非常高的陀螺儀，可以用來(lái)修正天線的方向，即使在非常遙遠(yuǎn)的距離也能對(duì)準(zhǔn)地球。

上圖為旅行者1號(hào)的主要結(jié)構(gòu)概況。

NASA的深空網(wǎng)絡(luò)

截至2019年10月，旅行者1號(hào)距離太陽(yáng)大約211億公里。光在真空中每秒大約傳播30萬(wàn)千米，無(wú)線電波也是這個(gè)速度。光從太陽(yáng)表面到達(dá)地球大約需要8分鐘，而人類與旅行者1號(hào)的距離已經(jīng)十分遙遠(yuǎn)，目前信號(hào)往返一次大約需要40多個(gè)小時(shí)。這種由于空間距離遙遠(yuǎn)而產(chǎn)生的延遲，目前是無(wú)法解決的。

旅行者1號(hào)的信號(hào)功率有限，僅有20瓦，隨著距離變得越來(lái)越遠(yuǎn)，地球上能夠接收到的信號(hào)也越來(lái)越弱。好在，美國(guó)宇航局（NASA）從上世紀(jì)60年代就建造了一個(gè)極其強(qiáng)大的信號(hào)接收系統(tǒng)，叫做深空網(wǎng)絡(luò)，主要用于星際通信。該信號(hào)接收系統(tǒng)隸屬于美國(guó)宇航局所屬的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。

深空網(wǎng)絡(luò)(DSN)是一個(gè)支持星際無(wú)線電通信和射電天文學(xué)觀測(cè)的全球性天線網(wǎng)絡(luò)，它是世界上最大和最敏感的通信系統(tǒng)，由一系列天線陣列組成，單個(gè)天線的直徑可達(dá)70米，比在地面接收衛(wèi)星電視信號(hào)的室外天線（衛(wèi)星鍋）大的多。

目前，深空網(wǎng)絡(luò)由三處呈120度分布的通信設(shè)施組成，分別位于美國(guó)加州、西班牙馬德里和澳大利亞堪培拉，這種安排可以避開地球自轉(zhuǎn)的影響。

極慢的通信速率

因?yàn)榫嚯x太遙遠(yuǎn)，地球上發(fā)出的信號(hào)要經(jīng)過(guò)20個(gè)小時(shí)才能被旅行者1號(hào)接收到，旅行者1號(hào)收到信號(hào)后，回復(fù)也要經(jīng)過(guò)20個(gè)小時(shí)才能被地球上的人接收到。即使到現(xiàn)在，也沒有任何技術(shù)可以改善這個(gè)問(wèn)題。

信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)發(fā)生衰減，傳輸距離越遠(yuǎn)，衰減越厲害，因此旅行者1號(hào)采用了2.3GHz～8.4GHz的高頻信號(hào)與人類通信，深空網(wǎng)絡(luò)使用的則是2.1GHz信號(hào)。旅行者1號(hào)采用的是模擬信號(hào)，相比于數(shù)字信號(hào)，信號(hào)在傳輸過(guò)程中還會(huì)受到很大干擾。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，旅行者1號(hào)使用了大量糾錯(cuò)技術(shù)。

因此，旅行者1號(hào)每秒鐘只能傳輸幾個(gè)字節(jié)的有效數(shù)據(jù)，一張1MB（1024千字節(jié)）的照片就需要傳輸近半個(gè)月時(shí)間。旅行者1號(hào)攜帶了一個(gè)64KB的磁帶存儲(chǔ)器，當(dāng)數(shù)據(jù)無(wú)法及時(shí)傳回地球時(shí)，就會(huì)將數(shù)據(jù)記錄下來(lái)。總體上來(lái)說(shuō)，旅行者1號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸速率極慢。

結(jié)語(yǔ)

在2017年人類最后一次與旅行者1號(hào)互動(dòng)后，目前人類與旅行者1號(hào)基本上處于半失聯(lián)狀態(tài)，很久才能收到旅行者1號(hào)發(fā)來(lái)的信息，在2025年后就徹底失去聯(lián)系了。之后，旅行者1號(hào)將孤獨(dú)地向銀河系中心飛去，成為宇宙中的漂流瓶。以當(dāng)前的速度，旅行者1號(hào)到達(dá)距離地球最近的恒星系統(tǒng)，就需要4萬(wàn)多年的時(shí)間。

我國(guó)如果要發(fā)射這樣的探測(cè)器，也需要這樣一個(gè)深空通信系統(tǒng)。即使到了現(xiàn)在，星際通信的數(shù)據(jù)傳輸速率依舊較慢，普通人要是用這么慢的速率上網(wǎng)會(huì)抓狂的。

熱愛科學(xué)的朋友，歡迎關(guān)注我。

1977年發(fā)射的旅行者一號(hào)已經(jīng)連續(xù)飛了42年了，它現(xiàn)在已經(jīng)距離地球有219億公里了，約140個(gè)天文單位，140個(gè)日地距離啊，就算是全人類拼了命帶它回來(lái)也回不來(lái)了，太遠(yuǎn)了，超出了我們能觸及的范圍。

那么遠(yuǎn)的距離，飄蕩在太空中，人類該怎么與它保持聯(lián)絡(luò)以及傳輸數(shù)據(jù)呢？

旅行者一號(hào)本體上有一個(gè)直徑達(dá)到了3.7米的高增益天線，可以把信號(hào)集中以頻率為8GHz發(fā)射向地球，但由于抗不住距離過(guò)于遠(yuǎn)，地面上需要口徑很大的天線來(lái)接收，傳輸?shù)姆绞骄褪瞧胀ǖ碾姶挪�，只不過(guò)在傳輸之前需要將信號(hào)進(jìn)行編碼調(diào)制，將電磁波的特征具體到0或1上來(lái)，等到地面的天線接收到之后，再進(jìn)行解調(diào)，就可以知道傳輸過(guò)來(lái)的信息了。

在地球上有專門用于深空通訊的DSN，分別建在三地，一個(gè)在加州金石，一個(gè)在澳大利亞堪培拉，一個(gè)在西班牙馬德里，這樣正好不受地球自轉(zhuǎn)的影響，時(shí)刻都可以保持與深空探測(cè)器聯(lián)絡(luò)。

位于西班牙馬德里的深空通訊網(wǎng)絡(luò)的一部分

題目說(shuō)“通過(guò)什么技術(shù)來(lái)監(jiān)控飛行畫面？”

這個(gè)肯定是做不到實(shí)時(shí)監(jiān)控飛行畫面的，因?yàn)閬?lái)回的信號(hào)傳輸超過(guò)40個(gè)小時(shí)，并且，咳咳！無(wú)法傳輸視頻畫面的哈~~~~~

對(duì)此你們有什么看法呢？歡迎在下方留言探討。我是科幻船塢，感謝大家的閱讀與關(guān)注

本文圖片來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)，侵刪

旅行者1號(hào)在1977年9月5號(hào)發(fā)射成功，這是一艘無(wú)人外太陽(yáng)系空間探測(cè)器。旅行者1號(hào)先開始“拜訪”了木星和土星這兩顆氣態(tài)巨行星，并且拍攝了相當(dāng)清晰的照片，如今的旅行者1號(hào)仍然還在星際空間探索。

據(jù)了解，旅行者1號(hào)在飛行過(guò)程中一直在向地球傳輸各種信息數(shù)據(jù)，很多人對(duì)此感到好奇，當(dāng)旅行者1號(hào)距離地球很遠(yuǎn)的時(shí)候，是如何把信息以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)降厍蛏夏兀?/span>

原來(lái)美國(guó)NASA知道旅行者1號(hào)此行路途遙遠(yuǎn)，而且傳輸信息數(shù)據(jù)會(huì)很艱難，所以早就做好了準(zhǔn)備。

給旅行者1號(hào)安裝了核發(fā)電機(jī)可以讓其一直飛行下去，還配備了直徑為3.7米多高增益拋物面天線，并且還對(duì)天線進(jìn)行了設(shè)置，其不管走到哪里都始終精確對(duì)準(zhǔn)地球。旅行者1號(hào)傳輸信息數(shù)據(jù)的方式是通過(guò)無(wú)線電，地面上的工作也是通過(guò)無(wú)線電波，從而來(lái)接收以及發(fā)送信號(hào)，這種無(wú)線電波在宇宙中的速度可以達(dá)到光速。

但是因?yàn)闊o(wú)線電信號(hào)的強(qiáng)度遵循距離的平方反比定律

也就是說(shuō)說(shuō)距離越遠(yuǎn)信號(hào)就會(huì)越弱，再加上旅行者1號(hào)的信號(hào)發(fā)射機(jī)的功率非常低，僅為20瓦左右，所以地球上所能接收到的信號(hào)極度微弱。為了增強(qiáng)信號(hào)，美國(guó)NASA在全球三個(gè)地方建造了三座深空網(wǎng)絡(luò)（DSN）測(cè)控站。有了強(qiáng)大的深空網(wǎng)絡(luò)，在地球上可以接收到旅行者1號(hào)傳回的無(wú)線電信號(hào)，也可以給旅行者1號(hào)發(fā)送指令。

在2017年，NASA讓旅行者1號(hào)成功啟動(dòng)了四個(gè)軌道修正推進(jìn)器。旅行者1號(hào)已經(jīng)在太空中飛行了長(zhǎng)達(dá)42年的時(shí)間，未來(lái)的某一天耗盡電能的旅行者1號(hào)可能會(huì)徹底失聯(lián)，將會(huì)在星際空間中不斷行走。而在旅行者1號(hào)身上有記載著人類和地球信息的鍍金唱片……

旅行者一號(hào)發(fā)射于1977年9月5日，這也是有史以來(lái)距離地球最遠(yuǎn)的人造飛行器，也是首個(gè)離開太陽(yáng)系的人造飛行器。得益于數(shù)次引力加速，旅行者一號(hào)的飛行速度比其他任何飛行器都要快，它的主要任務(wù)是提供土星和其衛(wèi)星的照片，并不會(huì)提供影像內(nèi)容。旅行者一號(hào)的無(wú)線電通信系統(tǒng)主要是為了達(dá)到和超越太陽(yáng)系的極限，其主要包括一個(gè)直徑3.7米的拋物面高增益天線，通過(guò)地球的三個(gè)深空網(wǎng)絡(luò)站發(fā)送和接收無(wú)線電波。

旅行者一號(hào)通過(guò)2.3GHz或8.4Ghz的頻率在深空網(wǎng)絡(luò)18通道傳輸信息，而地球則發(fā)射2.1Ghz的信號(hào)給旅行者一號(hào)。當(dāng)旅行者一號(hào)無(wú)法和地球進(jìn)行聯(lián)系時(shí)，它自己攜帶的數(shù)字磁帶記錄器可以記下約64千字節(jié)數(shù)據(jù)。

旅行者一號(hào)能發(fā)送信息，全仰仗三塊反射性同位素?zé)犭姍C(jī)提供電力，而這些電機(jī)已經(jīng)遠(yuǎn)超過(guò)其設(shè)計(jì)壽命。按照測(cè)算，钚核電池能保障旅行者一號(hào)的儀器工作到2025年。在2036年，通信系統(tǒng)的電力將耗盡。這時(shí)，它將不會(huì)像地球發(fā)回任何信息。

1977年旅行者一號(hào)發(fā)射升空后，在1979年經(jīng)過(guò)木星系統(tǒng)，1980年經(jīng)過(guò)土星系統(tǒng)。2012年8月25日，旅行者一號(hào)成為首個(gè)穿越太陽(yáng)圈并進(jìn)入星際介質(zhì)的太空飛行器。截止2019年8月28日，旅行者一號(hào)處于離太陽(yáng)2.19×1010千米的位置，這也是目前距離地球最遠(yuǎn)的人造物體。目前旅行者一號(hào)正沿著雙曲線軌道飛行，并達(dá)到第三宇宙速度，也就是它的軌道和太陽(yáng)系無(wú)緣了，成為一艘星際航天器。最早旅行者一號(hào)的任務(wù)師探測(cè)木星，現(xiàn)在則變成了探測(cè)太陽(yáng)風(fēng)頂，和對(duì)太陽(yáng)風(fēng)進(jìn)行粒子測(cè)量。

旅行者1號(hào)飛出太空這么遠(yuǎn)，人類通過(guò)什么技術(shù)來(lái)監(jiān)控它的飛行畫面？

旅行者的飛行畫面就不可能啦，請(qǐng)不要認(rèn)為像好萊塢大片中控制無(wú)人機(jī)定點(diǎn)清除基地組織某個(gè)頭目那樣可以看到實(shí)時(shí)的畫面！能和旅行者保持的僅僅是幾個(gè)byte的聯(lián)系，一張圖片要發(fā)很久，而且延時(shí)也越來(lái)越久，到最近連最基本的聯(lián)系都無(wú)法繼續(xù)保持.....

一、旅行者用什么通信？

自從無(wú)線電通信方式發(fā)明以來(lái)，除了光纜能到達(dá)的超大容量數(shù)據(jù)通信以外，其他遠(yuǎn)距離超遠(yuǎn)距離通信已經(jīng)被無(wú)線電徹底替代，甚至你家里的無(wú)上網(wǎng)已經(jīng)替代了網(wǎng)線，和手機(jī)代替了座機(jī)，而跨越宇宙空間的，也只能通過(guò)無(wú)線電來(lái)通信

1、無(wú)線電通信

無(wú)線電通信原理理解起來(lái)并不難，將聲音、文字、數(shù)據(jù)或者圖像等信號(hào)調(diào)制在無(wú)線電波中，傳輸?shù)竭h(yuǎn)方，在通過(guò)解碼的方式還原，這就成了我們所熟悉的無(wú)線電通信！

上圖是中波中波廣播電臺(tái)使用的調(diào)制方式：調(diào)幅，設(shè)備簡(jiǎn)單但抗干擾能力不強(qiáng)，除了調(diào)幅還有調(diào)頻等，當(dāng)然這些都是模擬通訊方式，而與之相對(duì)的則是抗干擾更強(qiáng)的數(shù)字通訊！

這個(gè)接收到的幅度只有2種，低電平和高電平，它抗干擾能力更強(qiáng)，而包含的信息量多少則和頻率有關(guān)，頻率越高每秒發(fā)送的信號(hào)低電平和高電平信號(hào)就越多，那么包含的信息量就越多，這表示帶寬就越大！

2、旅行者一號(hào)的通信頻率和帶寬是多少

旅行者通訊一2.3GHZ或者8.4GHZ的頻率在深空網(wǎng)絡(luò)通道18中傳輸數(shù)據(jù)，從地球向旅行者發(fā)送測(cè)控信號(hào)時(shí)使用的則是2.1GHZ。當(dāng)旅行者和地球之間無(wú)法通訊時(shí)，數(shù)據(jù)將被暫存在一個(gè)空間為64千字節(jié)的數(shù)字磁帶記錄器中！會(huì)在重新和地球建立聯(lián)系時(shí)候繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)！不過(guò)要提醒一下的是當(dāng)前旅行者和地球之間的通訊延時(shí)超過(guò)20個(gè)小時(shí)！

整個(gè)旅行者一號(hào)的結(jié)構(gòu)是圍繞它那面直徑為3.7M的巨大的天線展開的，因?yàn)槁眯姓咭惶?hào)的無(wú)線電通信的設(shè)計(jì)理念是跨越太陽(yáng)系內(nèi)無(wú)線電通訊的極限！但由于距離遙遠(yuǎn)，為了保證信息準(zhǔn)確無(wú)誤，在信號(hào)傳輸過(guò)程中加入了大量的糾錯(cuò)技術(shù)，因此有效信息的傳輸速度非常低，甚至都不到1kb！也就是1024字節(jié)，現(xiàn)代高分辨率手機(jī)的一張照片最低大約為3-4MB，更大的有10MB，單反的RAW格式照片有30-50MB，1MB=1024×1024字節(jié)，假如要發(fā)送一張手機(jī)照片的話，需要1024×1024/86400×3=12.13629天×3=36.41天！

當(dāng)然旅行者也會(huì)使用壓縮技術(shù)，但因通訊條件原因，經(jīng)常會(huì)中斷，真的難以想象旅行者怎么把那些精彩絕倫的照片發(fā)回來(lái)的！

比如上圖是柯伊伯帶附近拍攝的地球照片，大量黑色的背景可以被壓縮，只是種花家實(shí)在找不到旅行者一號(hào)當(dāng)年的壓縮算法！不知道格式是不是JPEG哈.........不過(guò)肯定不是，因?yàn)镴PG團(tuán)隊(duì)都是1986年才創(chuàng)立的，1992年才發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)。

3、為旅行者通訊的的保障措施

NASA的DSN(深太空網(wǎng)絡(luò))是深空測(cè)控關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)，分別位于美國(guó)（加州）、西班牙（馬德里）和澳大利亞（堪培拉），為NASA的深空探測(cè)器提供通訊與下載數(shù)據(jù)服務(wù)，當(dāng)然也會(huì)在射電天文和雷達(dá)天文學(xué)相關(guān)觀測(cè)。

DSN節(jié)點(diǎn)分布與測(cè)控角度示意圖，在3萬(wàn)千米以內(nèi)時(shí)會(huì)有部分死角，但只要超過(guò)此距離，它將必然位于某個(gè)節(jié)點(diǎn)的通訊范圍之內(nèi)！

旅行者的發(fā)射功率僅僅20W左右，無(wú)線電信號(hào)與距離的平方成反比，那么那么通過(guò)將近150天文單位的距離到達(dá)地球時(shí)信號(hào)強(qiáng)度僅為4.17×10^-26 W/m^2，上圖深空那個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最大的發(fā)射天線直徑達(dá)到了70M，最大的單一70M天線上獲得信號(hào)去強(qiáng)度為1.6×10^-22W，這個(gè)小數(shù)點(diǎn)后面有22個(gè)零的數(shù)字，種花家念不出來(lái)哈！

4、最后一次修正

2017年12月2日，旅行者1號(hào)的控制團(tuán)隊(duì)最后一次對(duì)它的姿態(tài)做出修正指令，保證旅行者的天線準(zhǔn)確指向地球，為此旅行者將增加數(shù)據(jù)傳輸約2-3年，未來(lái)電力不足將難以為繼，但這自這次調(diào)整以后，人類再也無(wú)能為力對(duì)它做出修正，它目前已經(jīng)在瞎飛！

二、有實(shí)時(shí)可以保持遠(yuǎn)距離甚至超遠(yuǎn)距離的通信嗎？

延時(shí)將近20小時(shí)，甚至1Kb都無(wú)法保持的通訊，你不得不佩服科學(xué)家的耐心，種花家在刷網(wǎng)頁(yè)時(shí)稍微延遲下就有點(diǎn)受不了，那么有沒有一種超高速度、超遠(yuǎn)距離的通訊方式嗎？

1、太陽(yáng)系內(nèi)的中繼通信

新視野號(hào)的通訊方式雖然有所改善，但并沒有達(dá)到高速的程度，這是信號(hào)傳輸方式和衰減造成的，未來(lái)的解決方式是在小行星帶建立中繼通信，提高信噪比，增加傳輸速率！

UNICON星座就是這樣一種存在，將在小行星帶建立一個(gè)由激光相互連接的星座，對(duì)深空探測(cè)進(jìn)行中繼通訊支持，到那時(shí)應(yīng)該會(huì)有所改觀。但通訊延遲，似乎是一個(gè)無(wú)法解決的問(wèn)題。

2、量子糾纏&加密通信

量子糾纏其實(shí)根本就無(wú)法用來(lái)通訊，因?yàn)檫@種疊加態(tài)會(huì)在被探測(cè)的同時(shí)坍縮，因此量子糾纏通訊是不可能的，而現(xiàn)代所謂的量子通訊都是加密通訊，而對(duì)于地球上，這種延時(shí)并不明顯，更重要的是加密需求，不可破解的量子加密通訊的誘惑力是致命的！

3、真正實(shí)時(shí)的通信

《星際之門-宇宙》中有一種通訊石，是一種無(wú)論相隔多遠(yuǎn)都可以實(shí)時(shí)通訊的一種方式，它來(lái)自超級(jí)文明，并不是地球上的產(chǎn)物！但現(xiàn)代人類并不擁有這樣的技術(shù)，我們無(wú)法從原理上來(lái)探知這種通訊方式！

而量子糾纏通訊則從原理上將我們的實(shí)時(shí)通訊道路封死了，因?yàn)閭鬟f信息無(wú)法超過(guò)光速！可能未來(lái)還有很長(zhǎng)的路要走！

三、旅行者一號(hào)會(huì)去到哪里

旅行者一號(hào)是第一個(gè)飛出日球?qū)拥娜嗽祜w行物，它的飛行方向是蛇夫座附近！

旅行者一號(hào)并沒有朝著指定的恒星前進(jìn)，旅行者的目的就是飛出太陽(yáng)系（簡(jiǎn)單的說(shuō)就是丟了），目標(biāo)當(dāng)時(shí)可能還沒想好哈！不過(guò)它大約會(huì)在4萬(wàn)年后經(jīng)過(guò)蛇夫座AC+793888恒星附近（1.6光年處），請(qǐng)注意這顆恒星靠近太陽(yáng)系方向的速度（119千米/秒）遠(yuǎn)超旅行者一號(hào)的速度（17.062千米/秒）

截止2019年8月4日，人類還能控制，由于本身攜帶有大量的傳感器，比如姿態(tài)、環(huán)境、速度等傳感器，科學(xué)家通過(guò)這些傳感器傳回來(lái)的信息使用電腦便能模擬出旅行者1號(hào)的位置、姿態(tài)等性息。

旅行者1號(hào)原先的主要目標(biāo)，是探測(cè)木星與土星及其衛(wèi)星與土星環(huán)。任務(wù)現(xiàn)已變?yōu)樘綔y(cè)太陽(yáng)風(fēng)頂，以及對(duì)太陽(yáng)風(fēng)進(jìn)行粒子測(cè)量。兩艘旅行者號(hào)探測(cè)器，都是以三塊放射性同位素溫差發(fā)電機(jī)作為動(dòng)力來(lái)源。

這些發(fā)電機(jī)已經(jīng)大大超出了起先的設(shè)計(jì)壽命，一般認(rèn)為它們?cè)诖蠹s2020年之前，它們?nèi)匀豢商峁┳銐虻碾娏α钐�空船能夠繼續(xù)與地球聯(lián)系。

旅行者1號(hào)是根據(jù)微波來(lái)進(jìn)行信號(hào)的發(fā)射，存在著很多的不確定性，而隨著能源的消耗，旅行者馬上就要到達(dá)他生命的終點(diǎn)了

旅行者1號(hào)是到今天為止人類飛行得最遠(yuǎn)的人造飛行器，已經(jīng)飛出了太陽(yáng)系最外延的行星和超級(jí)小行星，飛出了碎石帶，向太陽(yáng)系的外邊飛去。

自從1977年9月5日發(fā)射升空離開地球后，就沒有什么技術(shù)來(lái)監(jiān)控它的畫面了，只是通過(guò)深空網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控其飛行姿態(tài)和接受它發(fā)回的電子信息資料。

本身帶有超大的天線

旅行者一號(hào)本體上有一個(gè)直徑達(dá)到了3.7米的高增益天線，可以把信號(hào)集中以頻率為8GHz發(fā)射向地球，但由于抗不住距離過(guò)于遠(yuǎn)，地面上需要口徑很大的天線來(lái)接收，傳輸?shù)姆绞骄褪瞧胀ǖ碾姶挪�，只不過(guò)在傳輸之前需要將信號(hào)進(jìn)行編碼調(diào)制，將電磁波的特征具體到0或1上來(lái)，等到地面的天線接收到之后，再進(jìn)行解調(diào)，就可以知道傳輸過(guò)來(lái)的信息了。在地球上有專門用于深空通訊的DSN，分別建在三地，一個(gè)在加州金石，一個(gè)在澳大利亞堪培拉，一個(gè)在西班牙馬德里，這樣正好不受地球自轉(zhuǎn)的影響，時(shí)刻都可以保持與深空探測(cè)器聯(lián)絡(luò)。

旅行者1號(hào)現(xiàn)狀

旅行者1號(hào)現(xiàn)在正處于太陽(yáng)系邊緣的一個(gè)嶄新區(qū)域，只要穿過(guò)這個(gè)屏障就能離開太陽(yáng)系并達(dá)到銀河系。人類人類正在迎來(lái)人造物體飛出太陽(yáng)系的歷史性時(shí)刻。

旅行者1號(hào)未來(lái)會(huì)去向哪里，我們無(wú)從知曉。但考慮到宇宙空間的廣闊與未知，未來(lái)的某一天，旅行者1號(hào)說(shuō)不定會(huì)為我們帶來(lái)特殊的驚喜。

旅行者1號(hào)自從1977年發(fā)射升空至今已經(jīng)43年，飛行距離高達(dá)222億公里，已經(jīng)到了太陽(yáng)系的邊緣，即使是用來(lái)通信的電磁波也要走20個(gè)多小時(shí)，來(lái)回一次信息傳輸?shù)臅r(shí)間都要超過(guò)41個(gè)小時(shí)，距離地球如此之遙遠(yuǎn)的地方，依然能夠向地球發(fā)送回自身信號(hào)信息，這個(gè)即使在今天看來(lái)都是極其了不起的技術(shù)。

1遠(yuǎn)距離深空通信，信號(hào)強(qiáng)度極其微弱，旅行者1號(hào)上面的無(wú)線電發(fā)射臺(tái)的功率只有23瓦，但是通信距離卻超乎我們的想象。在如此遙遠(yuǎn)的距離上，這么小的一個(gè)無(wú)線電信號(hào)傳到地球信號(hào)強(qiáng)度可以想象有多么微弱，有用信號(hào)和無(wú)用的信號(hào)的信噪比會(huì)非常非常小，根據(jù)香農(nóng)公式，信噪比和傳輸帶寬之間是可以相互轉(zhuǎn)化彌補(bǔ)的，即信噪比非常小，可以通過(guò)加大傳輸帶寬來(lái)彌補(bǔ)，擴(kuò)頻通信的原因也正是為此，因此星際深空通信的無(wú)線電信號(hào)頻率一般比較高，旅行者1號(hào)所用的無(wú)線電傳輸頻率是8GHz的頻率。

2、因?yàn)樾盘?hào)太弱，誤碼率會(huì)非常高，所以深空通信需要極其復(fù)雜冗余的信道編碼，以實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)，校對(duì)，糾錯(cuò)，往往需要在擁有的信息編碼中，增加大量的糾錯(cuò)冗余編碼，如果無(wú)法糾錯(cuò)就需要重傳，所以傳輸效率會(huì)非常低，速率非常慢。

3、高增益天線，旅行者1號(hào)上面安裝有直徑3.7米的高增益天線，這個(gè)天線大小在地面上看可能感覺不算太大，但是想想整個(gè)旅行者1號(hào)的大小只有815公斤，還不到1噸，比我們的私家車要輕太多，就可以想象這個(gè)天線占旅行者號(hào)的大小。而地面的接收天線則就更大，為了接收來(lái)自旅行者號(hào)發(fā)回來(lái)的微弱的無(wú)線電信號(hào)，NASA在地球上建設(shè)了巨大的接收天線陣列，接收天線直徑達(dá)到70米，以提高天線的增益，提高接收靈敏度。

4、壓縮技術(shù)的應(yīng)用，由于距離太遠(yuǎn)，傳輸速率太低，因此能傳的信息就非常寶貴，在如此寶貴的資源中，將最有價(jià)值的傳回就非常重要，通過(guò)高效的壓縮算法，將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行大幅度壓縮，例如所拍攝的數(shù)目照片，進(jìn)行壓縮后，傳回地球，然后再解壓，從而大幅度降低傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。

可以想象一個(gè)要從222億公里以外的距離，連光都要走20多個(gè)小時(shí)的地方，通過(guò)一個(gè)發(fā)射功率只有23瓦的無(wú)線電臺(tái)，加一個(gè)直徑3.7米的天線，將信號(hào)傳輸回222億公里之外的地球并解調(diào)出來(lái)，這真的是非常不可思議。

旅行者一號(hào)自1977年升空到現(xiàn)在已整整在宇宙中遨游了40多年，而行駛的距離早已經(jīng)超過(guò)200億公里，大約0.0022光年，那這么遠(yuǎn)的距離是怎么用來(lái)接收其由旅行者發(fā)回來(lái)的信息呢？這從兩方面來(lái)說(shuō)。

旅行者號(hào)內(nèi)置配置

旅行者內(nèi)置了一個(gè)20W功率的無(wú)線信號(hào)發(fā)射器，這是個(gè)什么概念呢？其實(shí)和你家冰箱里燈泡的功率差不多。其一，旅行者內(nèi)部有一個(gè)高精度的陀螺儀，可以使之運(yùn)行軌道一直正對(duì)地球，其二，旅行者信號(hào)頻率高達(dá)8GHZ，這個(gè)頻道沒有任何干擾，信噪比很高。

地面信號(hào)接受

當(dāng)信號(hào)經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的游蕩回到地球時(shí)，其功率早已衰減到一百萬(wàn)億億分之一瓦，幾乎已經(jīng)微不可見，那怎么辦呢？NASA專門建立了一座深空網(wǎng)絡(luò)，其增益天線直徑達(dá)到70米左右，可增頻信號(hào)放大數(shù)億倍。

旅行者一號(hào)內(nèi)置兩塊核電池，預(yù)計(jì)2025年能量就會(huì)耗盡，到時(shí)候?qū)��?huì)永遠(yuǎn)飄行在太空，如幽魂一般，使向那不可知之地，它將承載著人類的意志和探索之路那不屈的勇氣，披荊斬棘，砥礪前行，永不停止。