功率20瓦,飛行40餘年,旅行者1號的信息,是如何傳回地球的?

2021-01-14 科學放映室

為了探索地球之外的偌大宇宙,是否有外星文明存在,人類做了巨大的努力,我們不斷地將探測器送上太空,去探索太空的未知角落,其中最有名探測器便是是「旅行者一號。」旅行者一號在1977年由NASA航天局發射進入太陽系,如今已經在宇宙中飛行了四十多年。40多歲高齡的旅行者一號截止2019年,已經飛到距離地球217萬公裡的位置。

如何傳輸信息?

旅行者一號身上還擔負著重大的科考任務,比如沿途拍攝行星照片等,而距離地球如此之遠,通訊功率僅僅只有20瓦的旅行者一號,又是怎樣將所拍到的照片、收集的聲音等傳送回地球呢?

旅行者一號在宇宙中收發信息,是利用常見的無線電傳輸技術傳回地球,將所收集到的信息進行壓縮調製,然後發送給地球,同時也可以接收地球發射的消息。由於旅行者一號距離地球十分遙遠,加上傳輸速度較慢,在傳輸過程中會遭受輻射等幹擾,最終地球接收的信號僅為一開始發射的100萬億億分之一,信號十分微弱,但聰明的科學家也早就考慮到了信息傳輸的問題,並且採取了以下措施保證旅行者一號信號的正常傳輸。

高增益天線

首先,為了保障信號發射的完整性,要求旅行者一號配備高增益天線,可以將信號集中起來,不至於太過分散。科學家給旅行者一號配備的高增益天線長達7.3米,但是僅僅有高增益的天線遠遠不夠,需要保證高增益天線一直正對著地球,才可以使旅行者一號信號向地球特定方向發射,所以科學家在一開始設計旅行者一號時,便給它配備有精度極高的陀螺儀,使旅行者一號的高增益天線可以及時調整,保證時刻正對著地球。

地面接收

再者,地面為了保證可以準確接收旅行者一號等太空探測器發射的無線電信號,NASA於上世紀打造了深空網絡,分別在澳大利亞坎培拉、美國加州、西班牙馬德裡部署了三個深空網絡通訊設施,用來接收旅行者一號發射的無線電信號,並且這三個深空網絡通訊設施呈120度分布,即使隨著地球自轉,旅行者一號發射的信號也可以被實時接收。

提高準確性

除此之外,科學研究中最重要的便是信息的準確性,但是旅行者一號距離地球遙遠,並且宇宙中輻射量大,信息會受到各種幹擾。科學家為了克服幹擾,限定旅行者一號發射無線電信號時,使用大量糾錯碼,用來糾正被幹擾的信號,這種方法可以避免旅行者一號傳送的信息出現較大失誤,提高準確性。

傳輸速率

與此同時也減緩了旅行者一號的傳輸速度,旅行者一號最快的傳輸速度是1.4 Kb每秒,而目前普遍使用的4G技術傳輸速度是1.5M/s-10M/s,所以每次旅行者一號發送信號給地球,大約要20多個小時地球才可以成功接收。不過,科學研究根本要求是準確性,只要能保證準確,也可以適當犧牲速度。

尾聲

以上這便是科學家為了旅行者一號可以準確完整實現信號發射與傳送而做的努力。如今,已經在星際飛行四十多載的旅行者一號,仍然在向宇宙深空前進,但是根據科學家預計,由於旅行者一號使用的核電池能源有限,旅行者一號受電池耗盡影響,將會在2025年徹底同地球失去聯繫,那時候的旅行者一號將會變成「宇宙流浪者,」繼續它孤獨的星際之旅。

相關焦點

  • 功率20瓦,飛行40餘年,旅行者1號的信息,如何傳回地球?
    40多歲高齡的旅行者一號截止2019年,已經飛到距離地球217萬公裡的位置。旅行者一號身上還擔負著重大的科考任務,比如沿途拍攝行星照片等,而距離地球如此之遠,通訊功率僅僅只有20瓦的旅行者一號,又是怎樣將所拍到的照片、收集的聲音等傳送回地球呢?
  • 旅行者1號相隔地球217億公裡,功率僅23瓦,數據如何傳回?
    >旅行者1號使用三塊鈽放射性同位素溫差發電機作為動力來源,可為旅行者1號提供功率420瓦。其中通信設備的功率為20瓦,現在旅行者1號距離地球大約217億公裡,相當於0.00229光年,通訊時差20.06小時,這就表示從旅行者1號發出的無線電信號需要20.06小時才能到達地球,被地面的衛星天線接收到。
  • 旅行者1號已經飛出了太陽系,人類是如何與它保持聯繫的?
    如下圖所示,為了節約寶貴的能源,旅行者1號進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號在發射升空40年後仍然能夠與地球保持聯繫。光從太陽表面到達地球大約需要8分鐘,而人類與旅行者1號的距離已經十分遙遠,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。
  • 飛行40多年!「旅行者1號」傳回1張照片,引起科學家的沉思
    有消息披露,宇宙探測器「旅行者1號」曾在執行科研任務的時候,意外拍攝了一張太陽系的「全家福」,這張微不足道的照片傳回地球後,引起了科學家的極大震動,有不少科學家都陷入了沉思。從照片中能夠看出,除了太陽在散發著持續光芒之外,其他的八大行星幾乎成了可以忽略不見的小點,時有時無。
  • 旅行者2號距地球約200億公裡,43年從未斷信,它如何與地球聯繫?
    在距離地球大約200億公裡的星際空間裡,美國太空總署(NASA)的「旅行者2號(Voyager 2)」探測器已工作了43年,也是第二個離開太陽圈(heliosphere)的人造物體(第一個是『旅行者1號』)。而在這幾十年裡,旅行者2號只有在去年1月出現故障和地面唯一收發信號站需升級天線斷聯8個月外,都一直保存著聯繫。
  • 美國旅行者號靠什麼給地球傳回照片?
    來源 | 鎂客網 微信ID:im2maker美國旅行者號已經飛離地球200多億公裡,快要飛出太陽系,靠什麼給地球傳回照片
  • 旅行者1號傳回一張地球照片,科學家看後,瞬間沉默不語了!
    旅行者1號傳回一張地球照片,科學家看後,瞬間沉默不語了!人類對探索外太空有一種執著的追求,從幾千年前到現在,仍然沒有停止過追尋的步伐。古代的人們,只能抬頭仰望夜空,將那種期盼的心情寄託於夜空中。旅行者1號傳回一張地球照片,科學家看後,瞬間沉默不語了!人類發生探測器的主要目的1977年,NASA發射了旅行者1號,它被世人寄予厚望,時隔多年,旅行者1號為人類傳回不少照片和數據信息。為了尋找外星文明,人類特地在旅行者1號放了一張關於地球的光碟,這上面詳細介紹地球的所處位置。
  • 旅行者2號已失控7個月,飛行了188億公裡後,給人類傳回兩個字!
    根據科學家的最新消息來看,美國NASA在1977年發射的旅行者2號已經離開了太陽系,成功進入星際空間,目前距離地球188億公裡。這個結果在我們看來是非常驕傲的,但實際上從今年3月份開始,旅行者2號就已經脫離了控制,但是他並不知道自己的狀況仍然還在宇宙中翱翔。
  • 旅行者一號距離地球217億公裡;它如何做到與地球保持聯繫?
    歡迎大家評論,我們一起討論、學習太空旅行者一號是人類歷史上飛得最遠的探測器!截至目前已經距離地球217億公裡!那麼旅行者一號是如何與地球聯繫,作為飛得最遠的探測器,他是怎麼與我們通訊的那?本期我們一一解讀!
  • 距地球180億公裡的旅行者二號,中斷和地球的聯繫前,還能飛多遠
    由美國國家航空航天局NASA,於1977年8月20日發射入太空的旅行者二號,如今已經在茫茫太空中,孤寂的飛行了42年,目前已經飛到了距離地球180億公裡之外的位置。要知道以現在旅行者二號和地球之間的距離,每次相互發射的通信信號,都要經過16.5小時才能被對方收到。為了克服在如此遠的傳輸距離中所產生的信號衰減,地球會以高達20千瓦的功率向旅行者二號發射無線電信號。而這些信號,在跨越180億公裡之後,會被旅行者二號上,一直精確的對準地球的高增益天線接收到,從而執行地球發出的指令。
  • 飛行200億公裡,傳回上萬張照片,旅行者號的貢獻你了解多少?
    導語:飛行200億公裡,傳回上萬張照片,旅行者號的貢獻你了解多少?就在人類短暫的航天史中,有兩枚探測器成功帶領我們觀測到了太陽系的其他景象,那便是旅行者一號與旅行者二號,迄今為止飛得最遠的兩個探測器,累計飛行了200億公裡,創下了奇蹟,也為地球傳回了珍貴的數據。那麼旅行者號,飛行200億公裡,到底為人類做出了哪些貢獻呢?
  • 旅行者一號!如何避免撞上其他天體?又是怎樣和地球聯繫的呢?
    穿過小行星帶之後,旅行者1號很快抵達木星。科學家們一開始給旅行者1號,設計了飛行軌道,使其不會撞上木星 ,而是從距離目前35萬公裡的地方飛過。離開木星之後,旅行者1號加速飛往土星。同樣旅行者1號,也只是近距離飛過土星。他與土星的最近距離約為12.5萬公裡。但是為了可以轉測到土衛六,旅行者1號的飛行軌道發生了變化。它飛離了黃道,與黃道的夾角達到了35度。
  • 旅行者1號飛了四十多年的距離,傳回地球的無線電需要多久?
    「旅行者1號」是美國研製的一艘無人外太陽系空間探測器,於1977年9月5日發射,至今已42年2個月零8天,與它同年發射的還有「旅行者2號」,目前均已處於太陽影響範圍與星際介質之間,其中「旅行者1號」距離地球220億公裡左右,即使無線電以每秒三十萬公裡的速度傳回地球也需要
  • 距離地球217億公裡,「旅行者一號」如何將數據傳回地球?
    為了尋找宇宙中可能存在的外星文明,人類做了諸多的努力,比如發射各種頻率的電波、探測器等等,而這其中最有名的就是1977年9月5日發射的「旅行者一號」和「旅行者二號」兩個探測器。因為這兩個探測器不僅擔負著去更深的宇宙空間中尋找外星文明的使命,同時還有著重要的科考任務,比如拍攝沿途的行星照片,並把這些照片傳回地球。
  • 旅行者1號傳來地球照片,科學家看後沉默了!
    旅行者1號傳回一張地球照片,科學家看後,瞬間沉默不語了!人類發生探測器的主要目的1977年,NASA發射了旅行者1號,它被世人寄予厚望,時隔多年,旅行者1號為人類傳回不少照片和數據信息。為了尋找外星文明,人類特地在旅行者1號放了一張關於地球的光碟,這上面詳細介紹地球的所處位置。如果被外星文明捕捉到了,他們可能會順藤摸瓜前來造訪地球。殊不知人類這樣的行為其實在引火燒身,霍金生前曾做過多次警告,對外星文明的這種好奇心雖好,但有威脅潛伏在人類身邊。
  • 200億公裡外的旅行者1號,人類是如何與它保持聯繫的?
    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?
  • 在太空中已經遨遊了四十多年的旅行者一號距離地球有多遠?
    ,登上了距離地球38萬千米的月球,太陽系對人類而言,還是一片神秘未知的星空,地球公轉一圈僅需一年,而天王星、海王星等距離較遠的行星公轉一圈長達數10年甚至百餘年,當時飛行器的功率無法抵抗太陽引力,只能夠藉助各個行星的引力推動,天文學家通過觀測發現,176年一次的行星幾何排列即將發生,這意味著太空船無需藉助大量燃料助力,依靠行星之間的引力加速,就能夠探尋4顆行星的奧秘,旅行者1號正是要借這次機會造訪木星
  • 旅行者1號即將飛出太陽系,你敢相信,這個小亮點就是地球嗎?
    那麼旅行者1號在飛行40多年的時間內,到底給我們帶回來哪些消息呢?又為我們做出了多大的貢獻呢?旅行者1號是截止到目前為止,飛行距離最遠,飛行時間最長的一艘探測器現在已經進入了太陽系最外層的邊界,也就是處於太陽影響範圍和星際介質之間。
  • 失控7個月飛了188億公裡旅行者2號傳回兩個字,究竟怎麼了?
    不過自今年三月以來,旅行者2號就已實際失去控制,但它自己卻不知道,還在鶯歌燕舞地快樂趕路,希望在電池2025年完全失效之前,為人類發回更多的信息。2號和1號是美國宇航局的雙子探測器,1977年8月到9月,兩艘飛船間隔16天,先後離開地球,向著兩個不同的方向進發。
  • 旅行者1號飛行43年,在太空遇到什麼?究竟有沒有飛出太陽系?
    大家都知道,在太陽系的八大行星中地球排行第三,而旅行者1號則主要探測木星、土星以及天王星和海王星,旅行者1號發射於1977年9月5號12點56分,距今已有43年的時間,且還在持續飛行,同時它也是距今離地球最遠的人造衛星