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旅行者一號距地約233億公里,為何還能與地球通訊?
2024/02/15

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    2011年2月,科學家發現旅行者一號已經飛到了太陽系邊緣,確切的位置是太陽系和星際空間的過渡區。

    更令人驚訝的是,旅行者一號是NASA在1977年9月5日發射的,該航天器距離地球約233億公里,距今時隔近50年,但旅行者一號仍然在跟地球聯系。

這到底是如何做到的?

    1977年9月5日,美國宇航局發射旅行者一號,2年后抵達木星附近,看到了木星背陽面的極光。

    在順利借助木星引力助推后,旅行者一號于1980年成功抵達土星附近,對土星環、大量衛星進行了近距離觀測,特別是土衛六,期間旅行者一號向地球傳回了萬余張彩色照片。

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    不過後來由于受到引力影響,導致旅行者一號偏離了原先設計的路線,NASA決定將探索天王星、海王星的任務交給旅行者二號。

    也就是說,在拜訪完木星和土星后,旅行者一號的任務已經完成了,就這樣,它在太陽系開始了漫長的漂泊之旅。

    2011年2月,旅行者一號抵達太陽系邊界,如果按照這個速度,它可能會在數萬年后從星際空間抵達下一個恒星系。

    旅行者一號是人類目前發射的距離地球最遠的星際飛船,數值大概233億公里,并且發射年份距離近50年,它是如何跟地球保持聯系的?

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1.陀螺儀和拋物面天線

    旅行者一號配備了20世紀70年代最高精度的陀螺儀,能有效保障它的天線方向精準對著地球。

    此外,為了提高穩定性,NASA給旅行者一號安裝了一個直徑達到3.7米的拋物面碟形天線,形狀像極了一口大鍋。

2.穩定的無線電通訊

    無線電通訊的原理是將聲音、文字、圖像及其他內容以電信號的形式調制在無線電波上,其中包含的信息量和頻率相關。

    旅行者一號的通信頻率為2.3GHZ或8.

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4GHZ,頻率越高每秒發送的信號低電平和高電平信號就越多,包含的信息量自然就越大。

3.深空網絡系統

    NASA在全球設立了三個「地球暗室」,是深空網絡系統的控制室。

    深空網絡系統由大量類似射電望遠鏡的大鍋組成,共同構成了一個名為「深空網絡系統」的天線陣列,分別設立在美國(加州)、西班牙(馬德里)和澳大利亞(堪培拉),彼此之間的地球表面角度為120°,目的是排除通訊盲區,更穩定接收來自深空旅行者一號傳來的訊息。

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    由于旅行者一號距離地球超過223億公里,在航天器發出信息后的20小時,我們才能收到,并且信號十分微弱。

    旅行者一號發出的無線電波抵達地球時,輻射強度僅有4.17×10^-26 W/m^2,簡單的說,地球接收到的信息十分微弱,僅有最初的63萬億億分之一。

4.核同位素電池

    常見的電池有鋅錳干電池、鋰電池、鎳氫電池、鉛酸電池等,例如我們騎行的電動車,每隔3~5天就要充一次電,很顯然,這樣的電池不足以支撐旅行者一號,所以NASA采用的是核電池。

    旅行者一號共配備三個放射性同位素熱電發生器,放射源為钚-238,原理很簡單,在钚衰變時會釋放熱量,接著熱量轉化為航天器的電源。

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    三個核電池被安裝在旅行者一號吊桿上,在任務之初,核電池的初始輸出約為470瓦,不過隨著時間的推移,功率在慢慢下降,1997年已經下降到335瓦。

    值得一提的是,旅行者一號的電池即將在2025年耗盡,也就是說,此后,我們將無法繼續收到來自旅行者一號的信息,它最終漂泊到哪里我們不得而知。

    自從人類進入文明社會以來,我們一直在仰望星空,宇宙中是否存在其他外星文明?

    雖然旅行者一號的任務是探測木星和土星,但同時它也攜帶了一張銅制鍍金磁盤唱片,里面不僅有地球文明的大量信息,還有太陽系和周圍脈沖星的精確位置,可以說,如果外星文明捕獲旅行者一號,解讀出唱片里的內容,他們將發現地球文明的存在。

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    起初,科學家此舉是出于友好目的,但進入21世紀后,越來越多的網友開始感到擔心,在浩瀚無際的宇宙中,外星文明肯定是存在的,我們之所以沒有被發現,或許是因為地理位置隱蔽,而唱片里的內容,卻暴露了太陽系和地球的精準坐標,實在不免讓人擔憂!

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