距离地球242亿公里，旅行者1号飞了46年，为什么还能和地球通讯？

距离地球242亿公里，旅行者1号飞了46年，为什么还能和地球通讯？

旅行者1号（Voyager 1）是迄今为止飞得最远的探测器，该探测器于1977年9月5日发射升空，在接下来的时间里，它连续利用了木星、土星等巨行星的引力助推，进而获得了足以摆脱太阳引力束缚的速度，在此之后，它就一直在向宇宙深空前进，如果不出意外的话，在遥远的未来，它就可以飞出太阳系。

就目前的情况来看，旅行者1号已经飞了46年的时间，它当前的位置距离地球大约242亿公里，这大概相当于日地平均距离的162倍，对于我们人类来讲，这样的距离可以说是非常遥远了。令人惊讶的是，这个探测器仍然与地球保持着联系，那么问题就来了，在这么远的位置上，它为什么还能和地球通讯呢？

是使用了什么“黑科技”吗？其实并不是。实际上，旅行者1号使用的其实就是常见的无线电通讯技术，它的通讯系统包括调制解调器、编码器、解码器、数据处理器以及发射、接收装置，为了尽量增加有效通讯距离以及保证无线电信号传输的成功率，它配备一个直径高达3.7米的高增益天线，并使用了无线电干扰很小的8GHz发射频段。

旅行者1号的导航系统主要由惯性测量单元（IMU）、恒星追踪器（star sensor）和飞行数据子系统（FDS）组成。

其中惯性测量单元配有高精度的陀螺仪和加速度计，可以实时感知旅行者1号的姿态和加速度，恒星追踪器可以通过观测一些位置和亮度相对固定的恒星，进而确定旅行者1号的方向，飞行数据子系统则可以根据前两者的数据来控制旅行者1号的姿态，进而保证高增益天线在与地球通讯时一直对准地球。

尽管旅行者1号采用了当时最先进的无线电通讯设备，但它发射的无线电信号的强度却是有限的，随着与地球距离的不断增加，它发射的信号也会变得越来越微弱，就目前的情况来看，当旅行者1号发出的信号经过242亿公里的传播抵达地球时，其强度已经低至大约500万亿亿分1瓦。

如此微弱的无线电信号是用什么接收的呢？答案就是“深空网络”（Deep Space Network, 简称DSN）。

“深空网络”是由NASA建立的全球性太空通讯地面站网络系统，它主要用于与远离地球的太空探测器进行通讯和数据传输，该系统由三个站点组成，它们分别是位于美国加利福尼亚州的“戈尔德斯通深空站”（Goldstone View）、位于西班牙马德里附近的“马德里深空站”（Madrid View）、位于澳大利亚堪培拉附近的“堪培拉深空站”（Canberra View）。

这三个站点在地球上的位置大约相隔120度（经度），这样就可以保证在地球自转的过程中，总有一个站点可以与太空探测器保持联系，它们都配备了多个大型抛物面天线（其中最大的直径可达70米左右），可以接收极为微弱的无线电信号，也能够向宇宙深空发射功率超过1万瓦的无线电信号，这样就可以确保那些遥远的太空探测器可以接收到，其中当然也包括旅行者1号。

正是有了“深空网络”的支持，旅行者1号才能在距离地球242亿公里的位置上和地球通讯，当然了，这样的情况也只是暂时，可以想象的是，随着时间的流逝，旅行者1号与地球的距离还会不断增加，其发出的无线电信号也会继续减弱，在这样的情况下，它迟早会与地球失联。

另一方面来讲，旅行者1号的能源也是有限的，它使用的是3块“核电池”，其原理是利用钚-238的自然衰变产生的热量，通过热电效应产生电能。根据NASA的估算，在2025年的时候，旅行者1号的能源就会消耗殆尽，在此之后，它就会永远地与地球失去联系，从此孤单地在茫茫的宇宙空间中漂泊。

值得一提的是，旅行者1号还携带了一张铜质镀金激光唱片，上面记录着很多有关地球的信息，从理论来讲，这些信息可以保存上亿年的时间，或许在很久很久之后，有一个外星文明会发现它，进而知道我们人类文明的存在。