已飛230億公里的旅行者一號，是如何與地球保持通訊的？

1977年,一位孤獨的旅人從地球出發,踏上了前所未有的太空之旅,他的名字叫旅行者一號。 旅行者一號的原本使命是對太陽系的星星進行拜訪,先後造訪了木星和土星, 但後來為了造訪土星的衛星土衛六,偏離了原來的飛行軌道,最終向著太陽系的斜上方飛去。 1990年,旅行者一號飛到了距離地球64億公里的位置,在即將離開太陽系行星範圍時, 科學家讓他對太陽系進行最後一次回望,於是拍下了一組著名的太陽系全家福。 我們的地球也包括其中,但照片中的地球只是一顆懸浮在太陽系中的小點,只有0.12個像素,幾乎無法察覺。 被天文學家卡爾薩根命名為黯淡了,而從那一刻起,他也正式踏上了星際之旅。 如今旅行者一號已經離開地球將近半個世紀,早已遠離了太陽系的大家庭,達到了230億公里的位置, 但令人驚嘆的是,他目前依然能與地球保持聯繫。 那麼問題來了,這麼遠的距離,他是如何與地球保持通訊的呢? 其實早在設計之初,科學家們就知道這趟旅程將會無比漫長,並隨著距離的拉遠,通信也會越來越困難。 於是科學家們就在旅行者一號身上安放了一個龐然大物,這是一個3.7米寬的高增益天線,有點像一個巨大的太空鍋蓋。 這個鍋不僅能發射信號,還能接收來自地球的微弱指令。 更厲害的是,它還配備了精密的陀螺儀,可以隨時調整姿態,讓天線一直精準地指向地球,即使飛到幾百億公里之外,也能與地球保持通訊。 除了旅行者一號強大的天線外,科學家還在地球部署了深空網絡。 深空網絡是一個由全球分佈的巨大天線組成的系統,三大核心站點分佈在地球的三個角落, 第一是美國加州金時,第二是西班牙馬德里附近的羅布萊多,第三是澳大利亞堪培拉,它們形成一個完美的120度間隔三角。 而這些用來監聽的巨型地面天線,直徑最大達70米,它們稱得上是地球上最敏銳的耳朵。 這樣,無論地球如何自轉,總有一個站點能看到遠方的航天器,確保全天候無縫通信。 因此,旅行者一號在太空中發出的每一個信號,都會被佈設在全球的深空網絡接收。 儘管旅行者一號發出的信號功率只有20瓦,差不多是一盞小燈泡的亮度,但即使信號一路衰減並且傳播20小時纔到地球,地球深空網絡仍能捕捉到這個微弱至極的聲音。 目前,旅行者一號依靠核電池提供能量,不過電力也即將耗盡。 科學家們預計到2025年之後,旅行者一號將無法再維持通信設備運行,屆時將正式與地球失聯,孤獨地向著宇宙深空飛去。