代表人類離開太陽系的旅行者號，人類為什麼能接收到它的信號？

距離超過200億公裡，旅行者號是怎麼發消息給人類的？

眾所周知，旅行者號離我們很遠很遠，距離超過200億公裡，那它是怎麼能發出這麼強的信號讓我們接收呢？而在它上市20多年後，它又怎麼能有這樣的能力呢？

其實我們可以把問題反過來想，而不是問旅行者如何能發出足夠強的信號，而是問地球如何能接收到如此微弱的信號，因為離開旅行者號的信號只有普通手機信號的6倍左右。當它到達地球時，它會變得越來越弱。因此為了接收到較弱的信號，我們必須使用強大的信號塔來接收，這就要講到深空網絡（DSN）。

深空網絡(Deep Space Network, DSN)，由美國國家航空航天局(NASA)建立和維持，由位於加利福尼亞、西班牙和澳大利亞的天線點組成（每個天線點相距120度，以便覆蓋整個地球）。現在已經成為了美國國家航空航天局噴氣推進實驗室(JPL)的一部分。在這些地方有巨大的碟形天線，直徑從85英尺到230英尺不等。天線是拋物線形的（碗狀的）——這意味著它們被設計成每一個擊中它們的信號都會從曲線上反射到它們組合的中心，從而使信號更強。簡單來講，它是一個支持星際任務、無線電通信以及利用射電天文學觀察探測太陽系和宇宙的國際天線網絡，這個網絡同樣也支持某些特定的地球軌道任務，它是地球上最大也是最敏感的科學研究用途的通信系統。

這些巨大的天線會設法接收到最微弱的信號，當時間到了2025年時，旅行者號的電力供應會很弱。旅行者號的動力來自放射性衰變產生的熱量，當它離開地球時，這個系統的輸出功率約為450瓦，但是到今天它已經降到了250瓦以下。

當旅行者號從其指向地球的高增益天線發射信號時，信號功率約為19瓦，但隨著它以光速飛行約16小時到達地球，信號功率變得越來越弱。當它擊中其中一個DSN天線時，它的功率約為10E-16瓦。幸運的是，旅行者號以非常高的頻率進行傳輸，這並不常用於陸地目的，因此信號不會在手機、電視和GPS等設備的幹擾中丟失。

不幸的是，DSN資金不足，而且大部分設備都很舊，因此有時會發生中斷，我們會丟失數據。即便是輕微地振動也足以使我們失去信號。

旅行者1號和2號都有一個巨大的無線電天線，它不斷地指向地球，與地面控制系統保持著連續的數據連接，由於無線電波的移動速度與光速非常接近，一個信號從旅行者1號到達地球需要20個小時。這兩艘航行者飛船使用大型定向天線，這有助於將輸出功率和接收能力集中在狹窄的區域內。全向天線在任何地方都能發射，所以離你越遠，接收天線的功率就越小。但是對於定向天線來說，損耗只取決於它的方向性有多好，以及其間散射或吸收了多少。在這種情況下，旅行者能夠以23瓦的功率傳輸1.4kbps的驚人距離。就規模而言，一部手機通常為2-3瓦，而一個典型的調頻廣播電臺通常以千瓦為單位。

不過，與我們手機不同的是，旅行者1號和2號使用的是核電池，在1977年發射升空後，預計在2023年至2025年之間的某個時候，它們將耗盡足夠的電力來維持探測器的功能。

旅行者號的動力來自RTGs，無線電同位素熱電發電機。其中的放射性物質（鈽）是用來製造熱量的，熱量在一個類似於珀爾帖的系統中轉化為電能。隨著這些RTG的退化，它們產生的能量越來越少，隨著時間的推移，必須關閉飛船上的系統，才能使其繼續運行。當飛船將到達一個無法再進行科學研究或無法控制其方向的時候，它將迷失方向。據估計，這種情況將在2025年左右發生。