太空探测器远离地球几亿公里,距离那么远人

太空无人探测随着人类科学技术的发展以及深空探测的需要，人们将目光逐渐从地球转移向了茫茫宇宙，为了探知地球外围空间环境、天体物理、生命科学等诸多前沿领域的第一手资料，同时又解决现有技术条件下载人深空探测的瓶颈问题，无人太空探测器得到了前所未有的重视和发展，无论是月球、近地行星，还是太阳、太阳系边缘行星和行星带的轨道内，都有过人类探测器围绕运行以及经过的身影。截至目前，全球共向太空发射了近颗探测器，这里不包括各种环绕地球运行的人造卫星，其中现在距离地球最远的当属年发射的旅行者1号和2号探测器。无论是对最近的天体月球进行探测，还是对火星、太阳探测，疑惑是对更遥远的太阳系边缘星际空间进行探测，由于所发射的探测器都是无人探测器，没有人类在上面直接进行指令的操控，所以都必须依靠从地球向探测器发射信号，然后探测器通过接收到的信号指令，来进行姿态调整、设备运行和关闭、轨道修正等操作，原理实际上和我们玩的遥控玩具车有“异曲同工”之妙。距离产生“美”大家知道，宇宙中最快的速度是光速，而现在进行探测器信息遥控的方式也是通过电磁波传输的方式，将各种信息，比如图像、数据、声音等，以加密和编码的方式形成电磁波的一种形态，即无线电信号，其在宇宙真空中的传播速度也是光速，所以距离地球近的探测器对地球指令的响应时间较短，而距离非常远的探测器，一个信息的来回传输则需要很长的时间。以现在距离地球最远的旅行者1号为例，目前它所处的位置距离地球达到多亿公里，已经快要抵达太阳系外围奥尔特星云的边界区域，它所传回的信息，大约需要20个小时。距离最后一次地球给予旅行者1号的指令，现在已经过去3年多了，当时虽然信息的传递所需时间很长，但是通过传回的微弱信息显示，旅行者1号的主要设备功能仍然正常运行，也能够有效按照地球的指令进行相应回应，可谓非常“忠实”。但是，随着距离的越来越远，无线电通讯的损耗越来越严重，再加上探测器携带电池电量的日益枯竭，科学家们被迫忍痛关闭了与探测器的所有联系，不再新发布任何指令，不过我们在地球上仍然可以时不时地接收到来自探测器发出的，有关遥远星空的微弱信息。通过无线电操控的途径无线电通信，需要三个必需的条件才能实现，一是需要将需要传送的数据、文字、图像、声音等信息，应用调制设备形成无线电波；二是要有发射装置；三是要有接收装置。这三个条件缺一不可，因此对于操控太空探测器来说，无论是在地球上，还是在探测器上，都需要具备这三个条件。对于旅行者探测器来说，为了保障探测器基本功能的运转，上面搭载了3块反射性同位素电源和电阳能帆板，即为其它设备仪器提供电能，也为无线电通讯提供电源供应。不过，由于深空探测器的条件限制，电源的总重量必然会被高度“压缩”，所携带的各种探测器、无线电发射和接收装置的重量、功率也会相应缩减。比如探测器的无线电发射装置功率仅有23瓦，还没有汽车上面微型收音机的功率大。为了提高信号传输效率，探测器采取加大传输带宽的方式加以解决，所以深空探测无线电的发射频率是比较高的，旅行者1号的信号传输频率就达到了8.4G（另一个传输频率是2.3G）。与此同时，为了能够高效地接收到来自地球传输过来的指令信号，同时能够把需要反馈的信息高效地传回地球，在旅行者1号探测器上，安装了一个直径达3.7米的高增益天线，别小看这个天线，在探测器整体质量才公斤的情况下，3.7米的这个天线所占据的比重显然是比较大的。通过这个高增益天线，极大提高了对信号的发射和接收能力，继而为下一步的解译和指令执行奠定了坚实基础。而对于地面操控来说，显然要比探测器本身所具备的条件要“优越”得多。因为只有从地面发射的信号质量更高、并且接收效率更好，才能保障深空探测信息的及时性和准确性，因此美国NASA为了最大限度地保障对旅行者1号的操控，在美国、西班牙和澳大利亚，以地表互相呈度的形式设置了三个巨大的接收天线阵列，共同组成了深空探测通讯网络。最后，让我们再看一下旅行者1号在年，回望地球时拍下的照片，这张照片是该探测器的摄像头在永久关闭之前拍下的最后一张照片。地球在照片中，被那一条彩色射线带所“湮没”，仅仅有1个像素大小，地球包括地球上的人类，相对于浩瀚的宇宙而言，实在是沧海一粟。

转载请注明：http://www.abuoumao.com/hyls/10267.html