200億公裡外的旅行者1號，人類是如何與它保持聯繫的？

作為一種高級智慧生物，人是一種非常喜歡旅行的生物，因為人們能夠從旅行中獲得美好的感官享受，有的人為了實現「世界那麼大，我想去看看」這樣的夢想，不惜辭掉了體面的工作，其實不僅個人擁有這樣的夢想，對於人類這個整體來說，也有一個宏偉的目標，那就是希望去宇宙中看看，要想實現這個目標，第一步首先要飛出太陽系，如果連太陽系都飛不出，星際旅行就是天方夜譚。

飛出太陽系是人類實現星際旅行的第一步

為了早日實現飛出太陽系的夢想，人類在70年代連續發射了4個深空探測器，分別是先驅者10號、先驅者11號，旅行者1號、旅行者2號，不過在這四個深空探測器中，最著名的當屬旅行者1號探測器，因為這個探測器是人類歷史上第一個飛出太陽系的探測器，也是目前為止飛行距離最遠的深空探測器。

旅行者1號和先驅者10號

旅行者1號的發射時間為1977年9月5日，距今已經在太空中飛行了41年之久，總飛行距離高達222億公裡，也就是說旅行者1號目前距離地球222億公裡，這個距離比太陽系的直徑（148億公裡）還要大很多，這個距離還是地球與月球距離的7.4萬倍，如此遙遠的距離，生活在地球上的科學家是如何與旅行者1號一直保持著聯絡不間斷呢？

旅行者1號的位置

旅行者1號如果離地球很近的話，與地球進行聯繫很方便，畢竟如今在太空中飛行有數量眾多的衛星，還有一個空間站，它們都與地球保持著聯繫，所以近距離的通訊技術難不倒人類科學家，對於旅行者1號來說，它的難點在於遠距離通訊，因為遠距離通訊存在多個問題，比如如何讓旅行者1號瞄準地球發射信號、如何讓旅行者1號在很遠的地方準確地接收人類的信號、如何避免通訊延遲等。

旅行者1號在110億英裡外拍攝的地球

首先來說說科學家是如何讓旅行者1號在發射信號的時候，能夠準確瞄準地球的，為了能夠讓旅行者1號在發射信號的時候瞄準地球，科學家在旅行者1號身上安裝了精度非常高的陀螺儀，在每次發射信號的時候，旅行者1號就利用這些高精度陀螺儀修正天線的方向，不管旅行者1號飛到哪裡，飛得再遠它也能夠對準地球發射信號，從而準確報告它的處境和取得的收穫。

其次，為了能夠讓旅行者1號在很遠的地方能夠接收到人類發出的信號，科學家在旅行者1號安裝了一個直徑長達3.7米的巨型大鍋蓋，這個大鍋蓋對於接收和發射信號都有顯著的增強作用，旅行者1號可以利用那口巨大的高增益天線大鍋來接收和發射信號，那在地球上的人類又是如何接收在很遙遠的旅行者1號傳回的微弱信號呢？

旅行者1號裝備的儀器

人類目前與旅行者1號使用的依然是老舊的無線電通訊技術，這種通訊技術不僅很慢（相當於光速），而且還會隨著距離的延長而不斷地衰減，也就是說在200多億公裡外的旅行者1號發射的信號來到地球的時候，已經幾乎無法使用普通的接收器進行接收了，於是為了避免錯過旅行者1號的重要信息，科學家在上世紀60年代專門建設了一種用來接收旅行者1號微弱信號的通信系統，這種系統被命名為「深空網絡工程」。

深空網絡工程是由單個天線直徑為70米的天線陣列組成，這些天線陣列組成了世界上最強大、最敏感的信號接收器，它的接收信號的能力比普通的衛星接收器和天線接收器強大幾十百、幾百倍，能夠對極其微弱的信號進行接收和分析，目前世界上建設了三處這樣的信號接收陣地，分別位於美國加州、西班牙馬德裡和澳大利亞坎培拉，形成了一個360°無死角的全球性接收網絡，科學家正是利用這個強大的系統來接收來自200多億公裡外旅行者1號發射的微弱無線電信號。

旅行者1號為了省電關閉的儀器

不過在與旅行者1號進行聯絡的時候，科學家遇到最大的挑戰就是通信延遲問題，目前人類與旅行者1號的通訊主要使用無線電技術進行通訊，無線電傳播的速度等於光速，也就是30萬公裡每秒，按照這個速度，人類發射信號給旅行者1號，再等旅行者1號回復需要的時間高達40個小時，這樣非常影響效率，遺憾的是，科學家至今還沒有解決通訊延遲的問題，所以人類與旅行者1號進行通訊只能耐心等待。

我們知道發射無線電信號是需要電力的，旅行者1號的電力為何能夠支撐40年之久？旅行者1號的電力之所以能夠支撐如此之久，除了旅行者1號在40多年的飛行過程中實施了大量省電措施，比如藉助行星引力彈弓效應、停止等離子子系統運作、停止行星無線電天文實驗、停止迴轉儀運作等，這些措施大大節省了旅行者1號的電力，但是旅行者1號電力長久的關鍵是它裝備了核電池，這些核電池可以利用鈽的放射性能量來發電，所以支撐幾十年沒有問題。

旅行者1號何去何從，不得而已

但是畢竟核電池的體積有限，它最終也有消耗完的一天，最近一次旅行者1號與人類聯絡的時間為2017年，目前旅行者1號基本與地球處於失聯、半失聯狀態，所以科學家估計旅行者1號的電力將在2020年耗盡，在2025年徹底與人類失去聯繫，屆時，旅行者1號將會真正成為太空中的「孤兒」，隨波逐流，它最終的命運有三個，一個是撞擊到天體毀滅掉，一個是墜入銀河系中心黑洞，另一個可能會被外星人俘獲。