安裝了直徑為3.7米的衛(wèi)星天線、建立了深空網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(DSN)等。在我們周圍的宇宙中,有兩個特殊的旅行者,它們與地球的距離已經(jīng)超過了238.76億公里和198.3億公里。這就是旅行者一號和旅行者二號,它們的軌跡和地球的實時距離一直在一個專屬網(wǎng)站上被記錄著。這兩個探測器的飛行距離如此遙遠(yuǎn),但NASA卻能夠與它們保持聯(lián)系,不論是在發(fā)射的1977年還是如今的2023年,旅行者系列探測器從未失聯(lián)過。
一般常識告訴我們,通信難度隨著距離的增加而增加。要在超長距離上保持通信,有兩個方法:一是增大發(fā)射端的功率,二是提高接收端的靈敏度。因此,在設(shè)計旅行者探測器時,NASA首先為它們安裝了直徑為3.7米的衛(wèi)星天線。這些巨大的天線看起來就像農(nóng)村用的大衛(wèi)星鍋,確保了穩(wěn)定的發(fā)射和接收能力。
為了接收旅行者探測器從百億公里外發(fā)送回來的數(shù)據(jù),NASA的工程師們在全球各地建立了深空網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(DSN)。這個系統(tǒng)由若干直徑數(shù)十米的射電望遠(yuǎn)鏡組成,它們均勻地分布在全球各個地區(qū)。即使地球自轉(zhuǎn),也不會導(dǎo)致探測器失去聯(lián)系。
盡管旅行者探測器配備了高功率天線,并且地球上建立了深空網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),NASA仍然無法保證通信信道的暢通,因為宇宙中存在著大量的雜波。
為了克服這個問題,必須使探測器的通信頻段繞過大部分固有頻段。這樣一來,探測器的發(fā)射功率就不需要很大,信息就能夠暢通地傳送到地球上,然后由深空網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)放大數(shù)百萬倍,并交由NASA的科學(xué)家們進行分析。
目前,NASA正在升級位于澳大利亞的深空網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),以確保將來能夠繼續(xù)與旅行者一號和二號保持聯(lián)系。這兩個探測器已經(jīng)飛出了日球?qū),除了為它們提供支持外,升級后的深空網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還能為其他深空探測器提供支持。例如,日本的隼鳥二號就是依靠深空網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)保持聯(lián)系,并成功降落在小行星上的。
根據(jù)NASA科學(xué)家的估計,盡管旅行者一號和二號目前還沒有失聯(lián),但它們并沒有攜帶太陽能電池板,而是依靠核動力電池提供能源。因此,在發(fā)射46年后的今天,它們的能源已經(jīng)接近耗盡。盡管探測器上可以關(guān)閉一些科學(xué)設(shè)備來節(jié)省能源,但最遲到2030年,旅行者一號和二號將完全失去電力,并徹底與地球失去聯(lián)系。
屆時,旅行者一號和二號將繼續(xù)飛行,但它們將成為宇宙中的孤獨旅行者,不再與地球通信。雖然它們的旅程將繼續(xù)進行,但我們將無法再接收到它們的數(shù)據(jù)和信息。
旅行者一號和二號的探測任務(wù)被設(shè)計為長期探索太陽系外層空間的目標(biāo)。它們曾經(jīng)飛掠過木星和土星,并繼續(xù)向外行駛。這兩個探測器攜帶了黃金唱片,上面記錄著地球上的音樂、聲音和圖像,旨在向潛在的外星文明傳遞地球的文化和存在。
旅行者探測器的飛行成就和黑科技的運用令人驚嘆。它們的持續(xù)通信與地球的連接,是一項巨大的工程壯舉。它們的飛行不僅提供了寶貴的科學(xué)數(shù)據(jù),還展示了人類的技術(shù)能力和勇氣,超越了我們對宇宙的邊界。
隨著旅行者一號和二號的能源逐漸耗盡,它們的使命即將結(jié)束。它們將成為人類歷史上最遙遠(yuǎn)的人造物體,永遠(yuǎn)漂浮在宇宙中,見證著時間的流逝。旅行者探測器將永遠(yuǎn)留在我們的回憶中,作為人類勇往直前的象征,以及對宇宙的無盡探索的見證。