旅行者1號(hào)已經(jīng)飛行了46年，由于距離遙遠(yuǎn)，目前沒有技術(shù)能夠監(jiān)視它的飛行畫面，只能通過無線電波與它保持聯(lián)系。人類與它最后一次互動(dòng)，是在2017年11月28日，工程師下達(dá)指令，修正了它的航線。

關(guān)于旅行者1號(hào)

旅行者1號(hào)是美國宇航局于1977年發(fā)射的外太陽系探測器，目前已經(jīng)朝著深空連續(xù)飛行了46年。旅行者1號(hào)還有一個(gè)兄弟叫做旅行者2號(hào)，也是在1977年升空的。旅行者1號(hào)利用引力彈弓效應(yīng)成功加速至第三宇宙速度（16.3千米每秒），比旅行者2號(hào)快10%，成為人類歷史上飛行速度最快的探測器之一，。它于2014年穿越了太陽風(fēng)層頂，成功飛出了太陽系，但還在太陽引力的控制范圍之內(nèi)。即使這樣，它仍然是人類有史以來飛得最遠(yuǎn)的探測器。

旅行者1號(hào)利用钚的放射性能量來發(fā)電，簡單來說就是核電池，可以用好幾十年。不過，據(jù)科學(xué)家估計(jì)，旅行者1號(hào)的電力將在2020年消耗殆盡。樂觀估計(jì)，還能堅(jiān)持到2025年。旅行者1號(hào)在這漫長的旅途中，為人類傳回了大量的科研數(shù)據(jù)。還攜帶了一枚鍍金鋁質(zhì)碟片，充當(dāng)?shù)厍蛉说男攀埂?/p>

如下圖所示，為了節(jié)約寶貴的能源，旅行者1號(hào)進(jìn)行了一系列省電操作。正是工程師的這些操作，使得旅行者1號(hào)在發(fā)射升空40年后仍然能夠與地球保持聯(lián)系。

為了能夠與地球保持聯(lián)系，旅行者1號(hào)在設(shè)計(jì)之初，就建造了一個(gè)口徑3.7米的大鍋，那口大鍋就是接收和發(fā)送信號(hào)的高增益天線。并且攜帶了精度非常高的陀螺儀，可以用來修正天線的方向，即使在非常遙遠(yuǎn)的距離也能對(duì)準(zhǔn)地球。

上圖為旅行者1號(hào)的主要結(jié)構(gòu)概況。

NASA的深空網(wǎng)絡(luò)

截至2019年10月，旅行者1號(hào)距離太陽大約211億公里。光在真空中每秒大約傳播30萬千米，無線電波也是這個(gè)速度。光從太陽表面到達(dá)地球大約需要8分鐘，而人類與旅行者1號(hào)的距離已經(jīng)十分遙遠(yuǎn)，目前信號(hào)往返一次大約需要40多個(gè)小時(shí)。這種由于空間距離遙遠(yuǎn)而產(chǎn)生的延遲，目前是無法解決的。

旅行者1號(hào)的信號(hào)功率有限，僅有20瓦，隨著距離變得越來越遠(yuǎn)，地球上能夠接收到的信號(hào)也越來越弱。好在，美國宇航局（NASA）從上世紀(jì)60年代就建造了一個(gè)極其強(qiáng)大的信號(hào)接收系統(tǒng)，叫做深空網(wǎng)絡(luò)，主要用于星際通信。該信號(hào)接收系統(tǒng)隸屬于美國宇航局所屬的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。

深空網(wǎng)絡(luò)(DSN)是一個(gè)支持星際無線電通信和射電天文學(xué)觀測的全球性天線網(wǎng)絡(luò)，它是世界上最大和最敏感的通信系統(tǒng)，由一系列天線陣列組成，單個(gè)天線的直徑可達(dá)70米，比在地面接收衛(wèi)星電視信號(hào)的室外天線（衛(wèi)星鍋）大的多。

目前，深空網(wǎng)絡(luò)由三處呈120度分布的通信設(shè)施組成，分別位于美國加州、西班牙馬德里和澳大利亞堪培拉，這種安排可以避開地球自轉(zhuǎn)的影響。

極慢的通信速率

因?yàn)榫嚯x太遙遠(yuǎn)，地球上發(fā)出的信號(hào)要經(jīng)過20個(gè)小時(shí)才能被旅行者1號(hào)接收到，旅行者1號(hào)收到信號(hào)后，回復(fù)也要經(jīng)過20個(gè)小時(shí)才能被地球上的人接收到。即使到現(xiàn)在，也沒有任何技術(shù)可以改善這個(gè)問題。

信號(hào)在傳輸?shù)倪^程中會(huì)發(fā)生衰減，傳輸距離越遠(yuǎn)，衰減越厲害，因此旅行者1號(hào)采用了2.3GHz～8.4GHz的高頻信號(hào)與人類通信，深空網(wǎng)絡(luò)使用的則是2.1GHz信號(hào)。旅行者1號(hào)采用的是模擬信號(hào)，相比于數(shù)字信號(hào)，信號(hào)在傳輸過程中還會(huì)受到很大干擾。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，旅行者1號(hào)使用了大量糾錯(cuò)技術(shù)。

因此，旅行者1號(hào)每秒鐘只能傳輸幾個(gè)字節(jié)的有效數(shù)據(jù)，一張1MB（1024千字節(jié)）的照片就需要傳輸近半個(gè)月時(shí)間。旅行者1號(hào)攜帶了一個(gè)64KB的磁帶存儲(chǔ)器，當(dāng)數(shù)據(jù)無法及時(shí)傳回地球時(shí)，就會(huì)將數(shù)據(jù)記錄下來。總體上來說，旅行者1號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸速率極慢。

結(jié)語

在2017年人類最后一次與旅行者1號(hào)互動(dòng)后，目前人類與旅行者1號(hào)基本上處于半失聯(lián)狀態(tài)，很久才能收到旅行者1號(hào)發(fā)來的信息，在2025年后就徹底失去聯(lián)系了。之后，旅行者1號(hào)將孤獨(dú)地向銀河系中心飛去，成為宇宙中的漂流瓶。以當(dāng)前的速度，旅行者1號(hào)到達(dá)距離地球最近的恒星系統(tǒng)，就需要4萬多年的時(shí)間。

我國如果要發(fā)射這樣的探測器，也需要這樣一個(gè)深空通信系統(tǒng)。即使到了現(xiàn)在，星際通信的數(shù)據(jù)傳輸速率依舊較慢，普通人要是用這么慢的速率上網(wǎng)會(huì)抓狂的。