气壮山河49

旅行者1号是迄今为止人类飞行得最远的人造飞行器，已经飞出了太阳系最外延的行星和矮行星，飞出了柯伊伯带，向太阳系外飞去。

自从1977年9月5日发射升空离开地球后，就没有什么技术来监控它的画面了，只是通过深空网络监控其飞行姿态和接受它发回的电子信息资料。

所谓深空网络就是遍布全球的巨大射电望远镜阵列，组成一个支持星际任务、无线电通讯、利用射电天文学观察探测太阳系以及宇宙的国际天线网络。

所有发射的地外探测器，尤其是脱离地球引力的深空探测器，就是依靠这套系统进行指挥、操控、接受信息的。

旅行者1号近距离探访了木星和土星，并借助它们的引力弹弓效应提速，在上世纪就飞跃了太阳系最远的行星冥王星轨道，向太阳系外银河系中心飞去。

期间传回了数万张彩色照片，让人类首次目睹了木星、土星惊世骇俗的美丽，还看到了远离64亿公里处对地球那渺小而震撼的回眸一瞥。

现在它已经在深空孤独的旅行了42年，依然忠实的履行着人类赋予的使命。

我们在NASA专门监控旅行者1号的网站上，还可以看到它飞行速度和距离的实时状态，截止到现在我写这篇文章的时候，旅行者1号还在以相对太阳每秒17公里速度远离我们，距离太阳已经219.28亿公里；以相对地球每秒43.7公里的速度飞行，距离我们218.92亿公里。

仅此而已，现在旅行者1号完全凭着惯性和设定的航向在飞行，没有任何动力了。

为旅行者1号提供能量的两台同位素温差发电机（俗称核电池）也将消耗殆尽，探测器的一些功能从12年前就逐步关闭。如2007年停止了等离子子系统运作；2008年停止了行星无线电天文实验；2010年停止了扫描平台及紫外线分光计观测；2015年停止了数据磁带机运行；2016年停止了回转仪工作等等。

人类最后一次与旅行者1号互动是在2017年11月28日。NASA的科学家们从收集到的信息发现，旅行者1号主发动机功能弱化，为了启动休眠了三十多年的辅助发动机，向旅行者1号发出了指令。

这个指令经过19个多小时传输到达了旅行者1号，又经过同样时间传输返回了控制中心，证实旅行者1号忠实准确的执行了人类的指令，4个辅助发动机工作正常。

这是人类有史以来最远的一次遥控指挥活动，距离达到200多亿千米。

现在旅行者1号只能用微弱的电力传回方位和速度的数据，这些数据经过20小时多时间的传输，由深空网络接受到相关仪器上进行解析。

事实上，人类已经完全失去了对旅行者1号的控制，在漆黑的深空，旅行者1号只是靠着人类赋予的原动力，凭着惯性和忠诚，孤胆英雄一往无前。

到了2020年，旅行者1号要逐一关闭全部的科学仪器，2025年，将耗尽全部电力，已经没有任何能力启动任何单一仪器。

从此人们再也得不到旅行者1号的任何消息，如果没有意外的话，旅行者1号将在太空一直向前，10亿年后如果有地外文明捕获它，在太空环境下，它上面的唱片和音质还将清晰如新。

但那个时候地球早已海枯石烂，人类如果有幸没有灭亡，也早已移民深空，穿梭于星系之间，或许旅行者1号已被那时候的人类找回，作为古人类文明证据也未可知。

就是这样，让我们默默的祝福旅行者1号一路走好。

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时空通讯

自1977年发射升空以来，旅行者1号已经离开地球，独自在太空中飞行了长达42年的时间。尽管这艘无人探测器目前远在219亿公里外，它与地球的距离相当于日地距离的146倍，但它的飞行轨迹还在受到地球的监控。那么，美国宇航局（NASA）是如何监测并控制旅行者1号的呢？

旅行者1号相继造访了太阳系中两颗最大的行星——木星和土星，并顺便借助这两颗气态巨行星的引力弹弓效应进行加速。在结束了行星探测任务之后，旅行者1号在海王星轨道之外拍摄了太阳系全家福，其中包括旅行者1号所来的星球——地球。此后，达到太阳系逃逸速度的旅行者1号，真正踏上了飞向星际空间之旅。

NASA知道旅行者1号此行路途遥远，通信将会变得十分困难，所以NASA早有准备。旅行者1号背着一个直径达到3.7米的“大锅”，那是一个高增益抛物面天线，用于无线电信号的接收与发送。同时，旅行者1号还配备精度非常高的陀螺仪，使得天线能够对准地球。

在地球上，NASA在世界的三个地方部署了深空网络，其控制中心被称为“暗室（Dark Room）”。在“暗室”中，地面天线能够与旅行者1号进行沟通，接收它在太空深处传回来的极其微弱的信号。

为了保障通信顺畅，通信下行频率通常为2.3 GHz，甚至高达8.4 GHz。同时，深空网络也能给旅行者1号上传指令，通信上行频率在2.1 GHz。在这种超高频下，通信噪音小，信噪比高。

旅行者1号信号发射机的功率仅略高于20 W，根据平方反比定律，旅行者1号发出的无线电波抵达地球时，辐射照度仅为4.17×10^-26 W/m^2。深空网络单个天线的最大直径为70米，所以最大单个天线所接收到的信号功率只有1.6×10^-22 W。也就是说，当地球上的天线接收到旅行者1号的无线电信号时，其强度只有最初发射时的63万亿亿分之一。

由于距离极为遥远，即便旅行者1号发出的无线电信号以光速传播，也要大约20小时才能抵达地球。但只要旅行者1号还有电力，这种微弱的通信就不会中断。据估计，旅行者1号携带的核动能可以让设备一直工作到2025年。在那之后，彻底失联的旅行者1号将会永远在星际空间中漫游下去。

火星一号

旅行者一号自1977年升空到现在已整整在宇宙中遨游了40多年，而行驶的距离早已经超过200亿公里，大约0.0022光年，那这么远的距离是怎么用来接收其由旅行者发回来的信息呢？这从两方面来说。

旅行者号内置配置

旅行者内置了一个20W功率的无线信号发射器，这是个什么概念呢？其实和你家冰箱里灯泡的功率差不多。其一，旅行者内部有一个高精度的陀螺仪，可以使之运行轨道一直正对地球，其二，旅行者信号频率高达8GHZ，这个频道没有任何干扰，信噪比很高。

地面信号接受

当信号经过漫长的游荡回到地球时，其功率早已衰减到一百万亿亿分之一瓦，几乎已经微不可见，那怎么办呢？NASA专门建立了一座深空网络，其增益天线直径达到70米左右，可增频信号放大数亿倍。

旅行者一号内置两块核电池，预计2025年能量就会耗尽，到时候将会永远飘行在太空，如幽魂一般，使向那不可知之地，它将承载着人类的意志和探索之路那不屈的勇气，披荆斩棘，砥砺前行，永不停止。

木头九哥

1977年发射的旅行者一号已经连续飞了42年了，它现在已经距离地球有219亿公里了，约140个天文单位，140个日地距离啊，就算是全人类拼了命带它回来也回不来了，太远了，超出了我们能触及的范围。

那么远的距离，飘荡在太空中，人类该怎么与它保持联络以及传输数据呢？

旅行者一号本体上有一个直径达到了3.7米的高增益天线，可以把信号集中以频率为8GHz发射向地球，但由于抗不住距离过于远，地面上需要口径很大的天线来接收，传输的方式就是普通的电磁波，只不过在传输之前需要将信号进行编码调制，将电磁波的特征具体到0或1上来，等到地面的天线接收到之后，再进行解调，就可以知道传输过来的信息了。

在地球上有专门用于深空通讯的DSN，分别建在三地，一个在加州金石，一个在澳大利亚堪培拉，一个在西班牙马德里，这样正好不受地球自转的影响，时刻都可以保持与深空探测器联络。

位于西班牙马德里的深空通讯网络的一部分

题目说“通过什么技术来监控飞行画面？”

这个肯定是做不到实时监控飞行画面的，因为来回的信号传输超过40个小时，并且，咳咳！无法传输视频画面的哈~~~~~

对此你们有什么看法呢？欢迎在下方留言探讨。我是科幻船坞，感谢大家的阅读与关注

本文图片来自于网络，侵删

科学船坞

旅行者一号发射于1977年9月5日，这也是有史以来距离地球最远的人造飞行器，也是首个离开太阳系的人造飞行器。得益于数次引力加速，旅行者一号的飞行速度比其他任何飞行器都要快，它的主要任务是提供土星和其卫星的照片，并不会提供影像内容。旅行者一号的无线电通信系统主要是为了达到和超越太阳系的极限，其主要包括一个直径3.7米的抛物面高增益天线，通过地球的三个深空网络站发送和接收无线电波。

旅行者一号通过2.3GHz或8.4Ghz的频率在深空网络18通道传输信息，而地球则发射2.1Ghz的信号给旅行者一号。当旅行者一号无法和地球进行联系时，它自己携带的数字磁带记录器可以记下约64千字节数据。

旅行者一号能发送信息，全仰仗三块反射性同位素热电机提供电力，而这些电机已经远超过其设计寿命。按照测算，钚核电池能保障旅行者一号的仪器工作到2025年。在2036年，通信系统的电力将耗尽。这时，它将不会像地球发回任何信息。

航空之家

天体磁场的起源

论文《天体的基本电场和基本磁场来自于弱作用类卡西米尔压力的引力作用的正负电荷分离》[16]，由弱相互作用类卡西米尔压力f QFT产生的正负电荷分离，解释了历史上观测到的地电场和地磁场的起源。

引力场本质上是净(正反向抵消后)的虚中微子流。地球自身引力场和太阳引力场的净的虚中微子流将高空电离层的电子压向地球表面，产生平均120V/m向下的地电场（相当于地球表面荷电5000库仑）和此负电荷随地球自转而产生的地磁场。因为虚中微子对电子的散射截面远大于对正离子的，电子受到的净的虚中微子流压力就大于正离子受到的。电离层中的电子是自由电子，被f QFT不断地压向地球表面，直至电子多受的虚中微子流压力与正、负电荷分离的反方向静电力达到平衡为止。由于天体都有大的质量和强的引力，靠引力的聚集使其四周都有大气层和电离层，引力致地磁场的起源机制就普遍地适用于其他天体，例如行星、恒星、中子星等。天体的质量愈大则引力愈强，引力愈强则被压向天体表面的负电荷愈多。天体的转速愈快则动量矩愈大，伴生的转动电荷磁矩也就愈大。我1980年[17]从太阳系中十个天体的观测数据总结出的动量矩U伴生磁矩P的经验规律P = − G1/2 U cos θ/c，现在从理论上和实验观测上都得到了证实。式中负号表示电子的负电荷，Q= G1/2M是引力致正负电荷分离的电量（f = Q1 Q2 / r2 = G M1 M2 / r2）, θ是天体的自转轴方向与净的虚中微子流方向——太阳系整体运动方向（由微波背景辐射的测量得出为指向狮子座）之间的夹角。由地球自转轴的进动用cos θ可解释地磁场的反转约为每130万年一次。根据动量矩U伴生磁矩P的经验公式，1980年我用天文观测的动量矩预言了天王星和海王星的磁矩分别为 - 3.4•1028 Gs•cm3 和 1.9•1028 Gs•cm3 (用旅行者2号新测得的行星自转速度)。旅行者2号飞船1986年和1989年分别抵达天王星和海王星时测得的磁矩分别为 -1.9 •1028 Gs•cm3和 1.5•1028 Gs•cm3（四极磁矩的贡献被折合成了单一的磁偶极矩的贡献）。由中子星在形成过程中的质量守恒和动量矩守恒，中子星具有极高的密度和极快的自转速度，从而有强的引力和大的动量矩。由动量矩伴生磁矩公式预言中子星会有大的磁矩和非常强的表面磁场。天体基本电场和磁场的起源机制，将直接地影响到空间科学中有关电磁特性的一切领域，例如，预言太阳黑子的自旋速度正比于它的磁矩。

用户58526212028

旅行者1号在1977年9月5号发射成功，这是一艘无人外太阳系空间探测器。旅行者1号先开始“拜访”了木星和土星这两颗气态巨行星，并且拍摄了相当清晰的照片，如今的旅行者1号仍然还在星际空间探索。

据了解，旅行者1号在飞行过程中一直在向地球传输各种信息数据，很多人对此感到好奇，当旅行者1号距离地球很远的时候，是如何把信息以及数据传输到地球上呢？

原来美国NASA知道旅行者1号此行路途遥远，而且传输信息数据会很艰难，所以早就做好了准备。

给旅行者1号安装了核发电机可以让其一直飞行下去，还配备了直径为3.7米多高增益抛物面天线，并且还对天线进行了设置，其不管走到哪里都始终精确对准地球。旅行者1号传输信息数据的方式是通过无线电，地面上的工作也是通过无线电波，从而来接收以及发送信号，这种无线电波在宇宙中的速度可以达到光速。

但是因为无线电信号的强度遵循距离的平方反比定律

也就是说说距离越远信号就会越弱，再加上旅行者1号的信号发射机的功率非常低，仅为20瓦左右，所以地球上所能接收到的信号极度微弱。为了增强信号，美国NASA在全球三个地方建造了三座深空网络（DSN）测控站。有了强大的深空网络，在地球上可以接收到旅行者1号传回的无线电信号，也可以给旅行者1号发送指令。

在2017年，NASA让旅行者1号成功启动了四个轨道修正推进器。旅行者1号已经在太空中飞行了长达42年的时间，未来的某一天耗尽电能的旅行者1号可能会彻底失联，将会在星际空间中不断行走。而在旅行者1号身上有记载着人类和地球信息的镀金唱片……

星球上的科学

旅行者2号现在已飞跃冥王星轨道，前进到200亿公里外的柯伊伯带，这么远的距离，控制信号光传输就需要十几个小时。

与旅行者号的通信，以人类目前的技术水平，只有通过无线电波的方式才可行。其他方式都需要巨大的能量。 而旅行者2号的电池2025年就将耗光电量。

对于旅行者号飞行轨迹的控制，我想现在人类应该已经放弃干预了，旅行者号现在完全靠着宇宙空间的引力效应及惯性向更远的宇宙深处行驶，时不时的向地球发送一些探测数据。

旅行者号上记录有太阳系的位置，还有一些地球上人类的信息，将来某一天一旦被外星人捕获，我们可能就会被发现了，会不会觉得有点可怕？

徜徉四方

旅行者1号飞出太空这么远，人类通过什么技术来监控它的飞行画面？

旅行者的飞行画面就不可能啦，请不要认为像好莱坞大片中控制无人机定点清除基地组织某个头目那样可以看到实时的画面！能和旅行者保持的仅仅是几个byte的联系，一张图片要发很久，而且延时也越来越久，到最近连最基本的联系都无法继续保持.....

一、旅行者用什么通信？

自从无线电通信方式发明以来，除了光缆能到达的超大容量数据通信以外，其他远距离超远距离通信已经被无线电彻底替代，甚至你家里的无上网已经替代了网线，和手机代替了座机，而跨越宇宙空间的，也只能通过无线电来通信

1、无线电通信

无线电通信原理理解起来并不难，将声音、文字、数据或者图像等信号调制在无线电波中，传输到远方，在通过解码的方式还原，这就成了我们所熟悉的无线电通信！

上图是中波中波广播电台使用的调制方式：调幅，设备简单但抗干扰能力不强，除了调幅还有调频等，当然这些都是模拟通讯方式，而与之相对的则是抗干扰更强的数字通讯！

这个接收到的幅度只有2种，低电平和高电平，它抗干扰能力更强，而包含的信息量多少则和频率有关，频率越高每秒发送的信号低电平和高电平信号就越多，那么包含的信息量就越多，这表示带宽就越大！

2、旅行者一号的通信频率和带宽是多少

旅行者通讯一2.3GHZ或者8.4GHZ的频率在深空网络通道18中传输数据，从地球向旅行者发送测控信号时使用的则是2.1GHZ。当旅行者和地球之间无法通讯时，数据将被暂存在一个空间为64千字节的数字磁带记录器中！会在重新和地球建立联系时候继续传送数据！不过要提醒一下的是当前旅行者和地球之间的通讯延时超过20个小时！

整个旅行者一号的结构是围绕它那面直径为3.7M的巨大的天线展开的，因为旅行者一号的无线电通信的设计理念是跨越太阳系内无线电通讯的极限！但由于距离遥远，为了保证信息准确无误，在信号传输过程中加入了大量的纠错技术，因此有效信息的传输速度非常低，甚至都不到1kb！也就是1024字节，现代高分辨率手机的一张照片最低大约为3-4MB，更大的有10MB，单反的RAW格式照片有30-50MB，1MB=1024×1024字节，假如要发送一张手机照片的话，需要1024×1024/86400×3=12.13629天×3=36.41天！

当然旅行者也会使用压缩技术，但因通讯条件原因，经常会中断，真的难以想象旅行者怎么把那些精彩绝伦的照片发回来的！

比如上图是柯伊伯带附近拍摄的地球照片，大量黑色的背景可以被压缩，只是种花家实在找不到旅行者一号当年的压缩算法！不知道格式是不是JPEG哈.........不过肯定不是，因为JPG团队都是1986年才创立的，1992年才发布标准。

3、为旅行者通讯的的保障措施

NASA的DSN(深太空网络)是深空测控关键网络，分别位于美国（加州）、西班牙（马德里）和澳大利亚（堪培拉），为NASA的深空探测器提供通讯与下载数据服务，当然也会在射电天文和雷达天文学相关观测。

DSN节点分布与测控角度示意图，在3万千米以内时会有部分死角，但只要超过此距离，它将必然位于某个节点的通讯范围之内！

旅行者的发射功率仅仅20W左右，无线电信号与距离的平方成反比，那么那么通过将近150天文单位的距离到达地球时信号强度仅为4.17×10^-26 W/m^2，上图深空那个网络中最大的发射天线直径达到了70M，最大的单一70M天线上获得信号去强度为1.6×10^-22W，这个小数点后面有22个零的数字，种花家念不出来哈！

4、最后一次修正

2017年12月2日，旅行者1号的控制团队最后一次对它的姿态做出修正指令，保证旅行者的天线准确指向地球，为此旅行者将增加数据传输约2-3年，未来电力不足将难以为继，但这自这次调整以后，人类再也无能为力对它做出修正，它目前已经在瞎飞！

二、有实时可以保持远距离甚至超远距离的通信吗？

延时将近20小时，甚至1Kb都无法保持的通讯，你不得不佩服科学家的耐心，种花家在刷网页时稍微延迟下就有点受不了，那么有没有一种超高速度、超远距离的通讯方式吗？

1、太阳系内的中继通信

新视野号的通讯方式虽然有所改善，但并没有达到高速的程度，这是信号传输方式和衰减造成的，未来的解决方式是在小行星带建立中继通信，提高信噪比，增加传输速率！

UNICON星座就是这样一种存在，将在小行星带建立一个由激光相互连接的星座，对深空探测进行中继通讯支持，到那时应该会有所改观。但通讯延迟，似乎是一个无法解决的问题。

2、量子纠缠&加密通信

量子纠缠其实根本就无法用来通讯，因为这种叠加态会在被探测的同时坍缩，因此量子纠缠通讯是不可能的，而现代所谓的量子通讯都是加密通讯，而对于地球上，这种延时并不明显，更重要的是加密需求，不可破解的量子加密通讯的诱惑力是致命的！

3、真正实时的通信

《星际之门-宇宙》中有一种通讯石，是一种无论相隔多远都可以实时通讯的一种方式，它来自超级文明，并不是地球上的产物！但现代人类并不拥有这样的技术，我们无法从原理上来探知这种通讯方式！

而量子纠缠通讯则从原理上将我们的实时通讯道路封死了，因为传递信息无法超过光速！可能未来还有很长的路要走！

三、旅行者一号会去到哪里

旅行者一号是第一个飞出日球层的人造飞行物，它的飞行方向是蛇夫座附近！

旅行者一号并没有朝着指定的恒星前进，旅行者的目的就是飞出太阳系（简单的说就是丢了），目标当时可能还没想好哈！不过它大约会在4万年后经过蛇夫座AC+793888恒星附近（1.6光年处），请注意这颗恒星靠近太阳系方向的速度（119千米/秒）远超旅行者一号的速度（17.062千米/秒）

星辰大海路上的种花家

监控飞行画面的方式、1是在飞行器延伸一根钢管出来、大概十几米、可以看清楚它的全貌、

2是在它后面跟一个小飞行器、随时跟着、带望远镜、

3是在地球附近部署一个望远镜、

關鍵字: 科技 飞出 飞行