那么就一些数据来看，旅行者一号和地球的距离，已经达到了211亿公里，它所发射的信号，大概需要20个小时左右，才能抵达地球。

NASA之所以能接收到，旅行者一号的发送回来的信号，离不开NASA所建造的DSN深空网络系统，DSN是一个极其复杂的通信系统，这个通信系统由三个地面终端设备构成。

这三个地面终端设备，分别建立在不同的区域，一个在美国加州的戈尔德斯敦，一个在西班牙的马德里，另一个在澳大利亚的堪培拉.

这三个地面终端组合在一起，就构建了一个强大的太空观测系统，这个系统不仅支持各种卫星轨道系统，还可以支持宇宙飞船，进行遥远的星际航行任务。

所以旅行者一号能在200多亿公里的地方，将信号发送回地球，NASA的DSN深空网络功不可没，如果没有DSN深空网络的支持，人类就不可能进行长距离的宇宙探索。

不过旅行者一号，迟早会和人类失去联系，因为旅行者一号的电池，大概只能工作到2025年左右，到时旅行者一号会和人类彻底告别，再无相见之日.....

种植恒星

经过41年的飞行，旅行者1号与2号与地球的距离早就超过了15亿公里，目前旅行者1号在210亿公里之外，旅行者2号在175亿公里之外。

旅行者号上携带的放射性同位素热电机还在继续工作，预计可以运行到2025年过。由于旅行者号上还有电力，所以它们每天还能通过无线电信号与地球上的控制中心保持联系。虽然无线电波的传播速度也是光速，每秒可以行进30万公里，但由于距离相隔遥远，无线电信号需要十几个小时才能从探测器上传回地球。

然而，信号延迟并不是主要问题，信号衰减才是最大的问题。在这么遥远的距离下，探测器想要与地球取得联系绝非易事，因为信号在空间中传播，信号强度与距离平方成反比。这意味着信号穿过巨大的空间到达地球时，将会变得极其微弱。为此，旅行者号上携带了一个专门用于深空通信的抛物面天线——高增益天线，并且该天线要始终对准地球。然而，这还远远不够。

旅行者号上的无线电信号发射机的功率仅有20瓦左右，相当于普通冰箱灯泡的功率。当旅行者号传回的信号到达地球时，功率衰减到仅为100万亿亿分之一瓦，即10^-22瓦。为了探测到这种极度微弱的信号，NASA专门建造了深空网络（DSN），这样地面控制中心可以实现对旅行者号的信号接收与发射。

两艘旅行者号的旅行还没结束，它们正在飞往未知领域，它们去的地方是我们此前从未触及过的。两艘探测器还能发现新的东西，并且继续传给遥远的故乡——地球。在未来几年，当旅行者号的电力中断之后，与地球失联的它们还将继续遨游在银河系的星际空间之中。

火星一号

我这一篇回答的题目是“四十年的苦苦追逐，你仍回眸一笑”。

旅行者1号是于1977年发射升空的，到现在已有四十年之久。这架太阳系外空间探测器，重量仅仅为815kg，出发时他携带了地球上的人类对他的最美好祝愿和憧憬，他同时担负了寻找联络地外高级智慧的使命。它携带了一张金色唱片，里面包含着55种人类的语言，27种不同文化的音乐，115幅影像。

图 1. 旅行者1号由泰坦火箭携带发射升空

从出发到现在，它依次探访了木卫四、土星、土卫六等一系列天体。

它很孤独，因为它一直是孤身前行；它很高傲，因为它第一个冲出了太阳系。2014年9月13日，NASA正式宣布，旅行者1号飞离了太阳系。

图2. 在太空模拟实验室中的旅行者1号

2017年，旅行者1号迎来了它四十岁的生日。在这特殊的一年，NASA的科学家、工程师们重新唤醒了旅行者1号已沉睡37年之久的推进器。

这条唤醒指令，就如同其他数据交流传输一样，用电磁辐射的方式传到了旅行者1号的接收器里。历时19个小时35分钟，跨越了211亿公里的星际空间。2017年11月28日发出的指令，直到11月29日即将过去的时候，NASA的工作人员终于收到了旅行者1号的回复。它按照指令开启了推进器，喷气10毫秒，使得这一架迟暮之年的勇者得以继续前行。

就像加加林第一个进入太空，阿姆斯特朗第一个 登上月球一样，旅行者1号第一个冲出了太阳系，这足以让它永留史册。想象有一天，人类驾驶着星际飞船，航向了太空深处。可曾记得，旅行者1号是我们的领路人。到时候会不会顿生感慨，，“旅行者1号的征程不仅是一个探索时代的结束，更是新的探索时代的开始”。

图3. 艺术家手中的旅行者1号

量子驿站

美国旅行者号飞离地球不是15亿公里，而是200多亿公里了。但要说飞出太阳系现在还有争议。天文学界对太阳系的范围有不同的看法，一种看法是以冥王星为界，这样太阳系的半径为40个天文单位，约60亿公里；一种是以柯伊伯带为界，距太阳约100个天文单位，约150亿公里；还有一种说法以奥尔特云为界，就是彗星的诞生地，也是太阳引力范围，半径约1光年。这三种说法，按前两种，旅行者号就已经飞出了太阳系，按照后面太阳系半径1光年的说法，还早着呢，目前才飞了21光时多点，按目前每秒约17公里的速度，旅行者号还要一万七千多年才能飞出太阳系。

旅行者号虽然离开地球已经很远了，人类不但还可以与它联系，而且还可以操控。美国航空航天（nasa）12月1日发表声明，近日成功重启了旅行者1号探测器一组休眠了37年的推进器。11月28日，nasa地面工作人员向旅行者1号发送了启动轨道校正操作推进器的测试命令，这个命令传送了20个小时后，从旅行者1号返回了信息，显示轨道校正操作推进器工作正常。这次调整就是为了使白色的大锅一样的高增益天线始终对着地球，以利于接受和发送无线电信号。这个天线有着3.7米直径的抛物面，使其能够以较少的能量集中发射较强的信号。旅行者1号就是靠这个向地球传回了海量的星空照片。

时隔37年还能在这么远的距离对旅行者1号进行准确的指令操控，证明了nasa指挥中心的高超操控能力和这台探测器的精良持久。这台探测器上还有四组这样的轨道校正操作装置，确保了今后一段日子姿态调整的需要。日前，旅行者1号继续向深空飞去。据ansa通报，这个带着录有55种人类问候语的忠实的人类使者，它的电池将在2025年耗尽，人类再也无法收到它的消息。以后，就靠它自己自求多福的漂流了，如有幸遇到地外文明会受到怎样的待遇，我们将不得而知。

时空通讯

旅行者1号与其姊妹船旅行者2号携带的钚电池(核动力电池)将持续到2025年左右。当电池耗尽之后，他们就再也无法向地球回传数据！

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镁客网

旅行者一号是1977年出发的，目前已经是离地球最远的人造飞行器，它已经进入太阳系最外层边界，目前处于太阳影响范围与星际介质之间。它设置了高增益天线来帮助它将信号集中 以期连续稳定的将信号传回地球。

白色的大锅一样的高增益天线始终对着地球，以利于接收和发送无线电信号。这个天线有着3.7米直径的抛物面，使其能够以较少的能量集中发射较强的信号。旅行者1号就是靠这个向地球传回了海量的星空照片。

旅行者1号是以三块放射性同位素温差发电机作为动力来源。这些发电机已经大大超出了起先的设计寿命。它能够继续飞行至2025年。一旦电池耗尽，“旅行者1号”将继续向银河系中心前进，再也回不来了。在此之后，它也不能传输照片了。

在2011年2月，就有迹象表明，“旅行者1号”已在之前某个时刻抵达了太阳系边缘的“过渡区”，这个过渡区就是太阳系与星际空间最后的交界处。“旅行者1号”已抵达边界处，也就是说，它将很快进入星际空间了。 一旦进入星际空间，“旅行者1号”将需要4万年的时间才能抵达下一个恒星系。

1990年旅行者一号回望地球的时候，拍下了一张照片，地球在这张从40亿英里外（64亿公里外）拍摄的照片中，只是在粒状照片里的一个渺小“暗淡蓝点”来。

天文学家萨根博士用诗人的语言写道： 我们成功地拍到这张照片，细心再看，你会看见一个小点。再看看那个光点，它就在这里。那是我们的家园，我们的一切。你所爱的每一个人，你认识的每一个人，你听说过的每一个人，曾经有过的每一个人，都在它上面度过他们的一生。我们的欢乐与痛苦聚集在一起，数以千计的自以为是的宗教、意识形态和经济学说，所有的猎人与强盗、英雄与懦夫、文明的缔造者与毁灭者、国王与农夫、年轻的情侣、母亲与父亲、满怀希望的孩子、发明家和探险家、德高望重的教师、腐败的政客、超级明星、最高领袖、人类历史上的每一个圣人与罪犯，都住在这里——一粒悬浮在阳光中的微尘。

平原公子

上海科技报科普问答主持人：主任记者 吴苡婷

旅行者号是美国航天局在1977年发射的两个太空探测器。分别是旅行者1号和旅行者2号，它们的构造差不多，重量是815千克，不到1吨。这两个探测器携带有宇宙射线传感器、等离子体传感器、磁强计、广角、窄角电视摄像仪、红外干涉仪等11种科学仪器。这些仪器的重量在105千克，其中好多仪器都是为了拍照而设计的。科学家当时发射的它们的目的是为了探测太阳系内行星的基本情况，两个探测器是按照两条不同的轨道飞行的。这两个探测器已经相继探测了土星、木星、天王星和海王星，还有它们的卫星，发回了5亿多个数据，还有大量的照片。

旅行者号是怎么拍摄照片的呢？原来这两个探测器的顶端都安装有抛物面天线，有点像锅盖的样子，为什么要天线做成抛物面的样子呢？因为这样的结构可以最大限度地把来自宇宙的电磁波聚集到它的焦点处，使信号增强。但是无线通信信号的衰减就与传输距离成对数正比关系，探测器越往深空进发，距离地球越来越远，对测控通信质量的要求也越来越高，同时信息传递的延时也会越来越严重。旅行者号从海王星那里发射的信号，回到地球需要4个小时。美国科学家想到的办法，第一是用直径尽量大的抛物面天线接收信号，第二就是用多个小型天线组成天线阵的方法来提高信号传输的效率。

这里还需要说的是，这两个探测器使用的是一种钚电池(核动力电池)。其中“钚238”是一种高度放射性物质，放射性比用于制造核武器的“钚239”要高上数百倍左右，人类不能直接触碰，哪怕吸入一点点都会引发致命的肺癌。但是目前几乎所有的航天探测器上都用“钚238”作为电池原料，它可以持续释放出稳定的热量，转化为探测器所需要的电能，是它来持续性提供旅行者号探测器拍照和传输信号的能源。

科坛春秋精选

旅行者系列行星探测器，靠自身大口径抛物面天线和放射性同位素热电机提供能源，而地面有NASA建造的深空探测网，对其回传的微弱信号进行接受，并发送指令。

旅行者系列飞船从1977年于美国佛罗里达由人马座火箭发射升空以后，就不断探访太阳系内其他的行星，它们飞离地球以后，通过自身的大口径天线同地面无线电导航和监控系统保持联系，旅行者飞船携带的是直径达3.66米的抛物面天线，在飞船持续的飞行过程中，抛物面天线始终会保持对准地面位置，以发送探测信息和接受地面操控指令。飞船所需的能源是由放射性同位素热电机所提供，目前还在持续工作。从旅行者图片上还可以看到它的摄像机等仪器，还有显眼的金盘，上面记录了地球的一些信息。

在地面上，对飞船的控制由美国NASA的喷气推进实验室来实施，NASA建立了大型的深空探测网，分别在加州，澳洲和西班牙进行监控，以保证地面探测站能对飞船进行持续的观测和指令接受发送。地面站装备了直径64米的大口径天线，用以追踪飞船信号。在旅行者的飞行过程中，地面不断优化了图像数据压缩编码，减少数据量，同时地面的射电望远镜以及不断改进的跟踪站排阵，也为了接受飞船微弱信号，不断进行增强性能。

由于旅行者需要对多颗行星进行探测，它的飞行轨迹会不断受到行星引力的影响，所以旅行者需要依靠地面的通讯和控制指令，来启动自身的微型火箭推行系统，来调整飞船的姿态和运行轨道。由于，旅行者飞行越来越远，传送和接受信息所需的时间越来越长，需要接近20个小时来收到回传数据。

想想在遥远宇宙的深空中，还有旅行者号在孤独的飞行，不断发送信息给地球，而在电池耗尽之后，就会继续失控的翱翔在太阳系的边际。这种寂寥的心情需要配首什么样的背景音乐呢？

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航行在太空深处的飞船靠什么传递信号？

显然不能像古希腊人那样靠传令兵去跑，不然每次通讯都要跑几亿次马拉松；也不能靠喊，即使有这样的大嗓门，太空中没有空气，喊了也听不见；好在有一种叫无线电波的东西，可以通过调制加载信息，可以在真空中传播，每秒还可以跑三十万公里，是目前最好的传递信号的媒介。

旅行者1号，白色的大锅一样的就是3.7米的高增益天线。

无线电波的接受和发射需要用天线，旅行者号上带有专门设计的高增益天线，这面天线是抛物面形的，直径有3.7米，可以把无线电信号集中在某特定的方向上，这样可以花费较小的能量发射较强的信号。

天线结构图

为了互相通讯，地面上还要修建大型的接收站，比如旅行者号用的是美国的深空网络（Deep Space Network）。深空网络是专门针对空间任务的，所以它的天线要覆盖全球，在美国加利福尼亚州、西班牙马德里、澳大利亚堪培拉等地设有几十米大小的无线电天线，这样不管飞船飞到哪个方向都可以接受和发射信号。

位于美国加州的70米天线，深空网络的一部分。

我们上网有带宽限制，无线电通讯也类似的限制，所以信号要尽可能简洁，比如能用文字和数字就不用照片，和我们为了省流量少传或者不传照片类似的，比如对信号和数据进行压缩，相当于我们看小图、缩略图，比如把一时传不完的数据存起来，有机会再慢慢传，相当于我们挂机下载电影等大文件。这样即使是远在太阳系深处的飞船，也可以和地面进行通讯。

至于旅行者号的距离和位置，前面有答主已经说了，就不再重复了，最新的动态可以关注它的官网。

宇宙浩瀚无垠，个人水平有限，图片来自网络。如有疏漏，请多指教。

乔小海

旅行者号与地球间的通信如何维持？这就得谈谈DSN（Deep Space Network 深空网络通信系统）了。

如果要问，在远离地球数十亿公里的地方，旅行者号怎么把信息传送给地球，那依靠的是旅行者号上的天线发射的信号与地球上接受信号的相关装置间的互动了。

图示：DSN号称NASA之眼。

首先旅行者号当初就是为了极长的太空飞行时间而设计的，因此它携带了当时最先进的天线（直径达3.7米的高增益天线）和电池，以及将天线对准地球的技术。除此之外，NASA有一个深空网络通信系统（DSN），专门负责和这些遥远的航天器之间进行信息联系。DSN是目前世界上最大，最灵敏的航天器通信网络。它由三个深空通信综合体组成，位于世界不同的地方，它们的位置允许与航天器之间的连续通信，不会受到地球自转的影响而让信号中断。

既然，问题说到照片，那不得不提一张，旅行者号最出名的照片。

旅行者号最出名的照片之一：暗淡蓝点

图示：这张照片是1990年2月14日，由旅行者1号拍摄太阳系全家福的系列照片时的其中一张。当时旅行者1号距离地球已经远达64亿公里。

这张照片之所以著名，是因为它让我们意识到，在宇宙不仅仅在太阳系的深空中观察地球，地球也只是一个微不足道的小点罢了。地球在这张照片上甚至占据不到一个像素点的大小。它就像我们打扫卫生时，漂浮在空中的一粒尘埃，但我们所有的爱恨情仇，都在这粒尘埃上，在被阳光照耀着，缓慢自转着的尘埃之上。

而这张照片与阿波罗号拍摄的地球正好相映成趣，那张照片让我们知道地球真的是个球，一个美丽的蓝色的球。

旅行者号的最新新闻，是今年（2018年）11月15号的。

这次新闻说，旅行者2号，正在靠近太阳系的边缘，至于旅行者1号，在2012年就已经接触的太阳系外的星际空间了。另外，旅行者号距离地球的距离不是15亿公里，无论1号还是2号，它们距离地球都在百亿公里这个量级了，您可以到这个网站去实时查询旅行者号的位置和距离。https://voyager.jpl.nasa.gov/mission/status/。

图中的距离单位是英里。

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