功率20瓦,距离211亿公里,旅行者1号的信息是如何传回地球的?

2018-09-17 14:47:18 来源:n

旅行者1号,在1977年9月5里升空,目前已经飞出了日球层,距离地球211.5亿公里(2018年6月数据),相当于0.0022光年,通讯时差19.6小时。

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。如此微弱的信号、如此遥远的距离,与地球之间的信号发射和接收是如何实现的呢?

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。

主要有以下几点措施:

(1)地面上使用高增益天线,直径达70多米,能把接收到旅行者1号的信号放大数亿倍;

(2)旅行者一号的通讯频率高达8GHz,这个频段上几乎没有任何干扰,也就是信噪比非常高;

(3)旅行者1号上,使用高精度陀螺仪对准地球;

因为距离实在太远,所以和旅行者1号之间的通讯,也是存在很多缺陷的,比如:为了保证信息的正确率,传送中使用大量纠错码,使得传输效率非常低,每秒的有效信息流不到1kb。

另外,旅行者1号采用的两块核电池,预计到2025年完全耗尽电力,到时候旅行者1号将完全失去和地球的联系。

然后旅行者1号会关闭所有科学仪器,凭着惯性飞出太阳系,预计7.3万年后,会经过距离太阳系最近的恒星——比邻星。

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