深空|旅行者号怎样跟人类互动？人类探索深空的人类|速度|抛物面天线|信号

200多亿公里外的旅行者号，是怎样跟人类互动的?

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这是个老话题，毕竟1977年发射的旅行者1号和2号，离开地球已近43年。
时间过得很快，很多负责监测旅行者号的科学家，陪伴旅行者号四十多年，从青壮年开始坚守，一直到现在的古稀之年。
不得不说，人类探索星空的水平还是有限的，经过这么多年的努力，旅行者号也不过才到达太阳风的屋顶，人的一生有多少个40年呢?
现在太空探索的瓶颈在哪里?
说到底的就是两点，一个是速度，一个是联系方式。
航天器的速度过慢是最大的障碍。
比如旅行者1号，即便是借力行星的引力实现加速，也不过达到第三宇宙速度，即16.7千米/秒。
相比人类目前所有出现过的航天器，旅行者1号的速度已算是最快。
但在茫茫的太空中，这点速度的确像是蚂蚁爬，远远不够。
或许，人类需要突破现有的认知，去发现新型的动力，制造出超出想象的宇宙“快”船。
另一个障碍就是联系方式。
目前的旅行者号是如何与地球联系的?
很多朋友已经清楚，旅行者号与地球互动，靠的是巨型的深空探测网。
这其中的原理其实挺复杂，简单说其实就是电磁波。
与普通无线电通信相比，旅行者号与深空网通信信号有两个不同点：
【深空|旅行者号怎样跟人类互动？人类探索深空的瓶颈在哪里？】1、采用超高频信号。
旅行者1号的频率范围是2.3G~8.4GHZ的超高频信号。
之所以使用超高频，是因为工作在这个频段下，几乎没有干扰，通信的噪音小，获得的信号更纯净。
2、超远距离传输，信号衰减大
旅行者1号的发射功率大概在23W左右，经过200多亿公里到达地球时
即便是用最大口径的70米天线接收，也只有10^(-22)W级别。
差不多是初始功率的百万亿亿分之一。

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为了尽可能提高通信效率，旅行者1号配备了一个直径3.7米的高增益抛物面天线。
抛物面天线最大的优势就是具有很高的方向性。
类似用于远射的高强度探照灯，高增益抛物面天线可以向特定方向发送或者接收无线电波。
此外，旅行者号还配备了高精度陀螺仪，确保这个天线能始终指向地球。
所有的这些工作，就是为了让地球尽可能接收到更多的更清晰的，来自遥远旅行者的信号。
但限于电磁波的速度， 200亿公里，仍然需要20小时才能到达地面，而返回也需要同样的时间。
一来一回需要40小时。这样的通信速度，也是人类目前探索深空的瓶颈。

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近些年，人类的深空探索能力已经有了很大提高，但在一些根本问题上，并没有实质性突破。或许应该如一些科幻小说中描述的一样，多转变思维，打破固有的一些科学思想框架。
总之，旅行者号虽然是上世纪70年代的产物，但通信的核心原理到现在仍然未改变。能做的只是适当提高航天器发射功率，增加携带的能量，延长探索时间，提高数据传输速度等。关键的两个瓶颈，飞行速度和通信速度，是目前科学难以逾越的障碍。