旅行者1号探测器距离地球已如此遥远,以至于无线电信号抵达它需要超过22小时,这是人类制造的航天器首次达到这一距离。
在执行任务近五十年后,旅行者1号正在探索此前从未有航天器涉足过的环境,而它剩余的仪器仍在持续发送数据。

美国国家航空航天局(NASA)的旅行者1号目前距离地球非常遥远,无线电信号到达它需要超过22小时,这是任何人类制造的航天器首次达到这种情况维基共享资源
美国国家航空航天局(NASA)的探测器于1977年发射,至今已飞行了近半个世纪。它早已飞越了最初被派去研究的行星,现在正穿越星际空间,距离地球数十亿公里。

很快,这段距离将跨越另一个非凡的门槛。美国国家航空航天局的计算表明,旅行者1号可能在2026年11月到达距离地球约一光日的位置。届时,即使是光也需要24小时才能在航天器和我们的星球之间传播。

旅行者1号从未被设计走这么远
旅行者1号探测器发射升空时,没有人预料到这项任务会持续近五十年之久。

它的首批目标是木星和土星。航天器于1979年飞掠木星,并于次年飞掠土星,发回的观测结果重塑了科学家对这两颗行星及其卫星的认知。但旅行者号并未就此止步,而是继续前行。
如今,它正以约每秒17公里、即约每小时61000公里的速度远离太阳,相当于每年约3.5个天文单位。随后,它抵达了一个使其真正独一无二的重要里程碑。
2012年8月,该探测器穿越了日球层顶,即太阳风减弱、星际环境开始占主导地位的边界。它由此成为首个进入星际空间的人造航天器,并持续向更深远的星际空间进发。

旅行者号飞行概念图–美国宇航局喷气推进实验室维基共享资源
单条命令执行几乎耗时一天
操作如此遥远的物体所面临的问题很简单:没有办法绕过光速。无线电信号以光速传播,但旅行者1号如今距离如此之远,即便光速也显得很慢。
目前,从地球发出的指令需要22个多小时才能到达。无法立即纠正,不能实时操控,也没有快速的办法来检查某项操作是否奏效。
工程师发送指令后便等待。若旅行者号传回遥测数据,这些信息还需超过22小时才能返回地球。等到美国宇航局接收到确认信息时,距离最初指令发出已接近两天时间。
一旦旅行者1号到达距离为一光日的位置,通信延迟将进一步增加。单向消息传输大约需要24小时,这使得每一次技术交流都变成一场考验耐心和精心规划的过程。

旅行者1号轨迹–维基共享资源
美国国家航空航天局仍能接收到来自超过250亿公里外的22瓦信号
旅行者1号至今仍能进行通信,这是该任务中最不可思议的方面之一。该探测器使用一个3.7米的天线和一个功率仅约22瓦的发射器,大致相当于一个小型家用灯泡的功率。然而,信号仍能穿越超过250亿公里的太空。
在地球上,美国国家航空航天局依靠深空网络——一个分布在全球各地的大型射电天线系统——来接收旅行者号极其微弱的信号。其数据传输速率按当今标准来看非常低。旅行者1号在某些工作模式下可实现约每秒160比特的数据传输速率。这一速率对地球上的绝大多数应用而言显然过于缓慢,但对旅行者号而言已足够满足需求。
其剩余的仪器仍能获取其他运行中的航天器尚未到达区域的测量数据,包括磁力计和等离子体波子系统传回的星际空间环境信息。

旅行者号探测器的组件和仪器–维基共享资源
真正的倒计时是力量
旅行者1号最大的限制因素已不再是距离,而是电力供应。在它当前所处的位置,阳光过于微弱,常规太阳能电池板已无法实际应用。该航天器转而依靠三台以钚238为燃料的放射性同位素热电发生器提供电力。
这些发电机在旅行者号发射时产生了约470瓦的电力,现在产生的电力要少得多。随着放射性燃料的衰变,探测器每年会损失几瓦的可用功率。这听起来可能不多,但对一个已经运行在极低能量预算的探测器来说,每一瓦都很重要。

旅行者号黄金唱片——维基共享资源
NASA工程师们一直在逐一关闭加热器和科学仪器,以尽可能延长任务的持续时间。每关闭一台设备,都能为仍在运行的设备争取更多时间。
航天器可以在2030年代初之前持续传回一些科学数据,而在此之后的几年里,仍有可能检测到它的无线电信号。不过,最终,旅行者1号将不再有回应。它会继续在太空中飞行,携带着黄金唱片以及1977年离开地球前搭载在上面的所有东西。
那时,探测器已运行数十年,完成着其设计者几乎无法想象的任务:从如此遥远的距离向地球传递信息,一个简单的你好抵达地球几乎需要整整一天时间。
BY: Sarah Talbi
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参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自: https://indiandefencereview.com/voyager-1-far-from-earth-radio-signal-22-h/
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