Question

功率20瓦，飞行40余年，旅行者1号的信息，如何传回地球？

Answer 1

为了 探索 地球之外的偌大宇宙，是否有外星文明存在，人类做了巨大的努力，我们不断地将探测器送上太空，去 探索 太空的未知角落，其中最有名探测器便是是“旅行者一号。”旅行者一号在1977年由NASA航天局发射进入太阳系，如今已经在宇宙中飞行了四十多年。40多岁高龄的旅行者一号截止2019年，已经飞到距离地球217万公里的位置。

旅行者一号身上还担负着重大的科考任务，比如沿途拍摄行星照片等，而距离地球如此之远，通讯功率仅仅只有20瓦的旅行者一号，又是怎样将所拍到的照片、收集的声音等传送回地球呢？

旅行者一号在宇宙中收发信息，是利用常见的无线电传输技术传回地球，将所收集到的信息进行压缩调制，然后发送给地球，同时也可以接收地球发射的消息。由于旅行者一号距离地球十分遥远，加上传输速度较慢，在传输过程中会遭受辐射等干扰，最终地球接收的信号仅为一开始发射的100万亿亿分之一，信号十分微弱，但聪明的科学家也早就考虑到了信息传输的问题，并且采取了以下措施保证旅行者一号信号的正常传输。

首先，为了保障信号发射的完整性，要求旅行者一号配备高增益天线，可以将信号集中起来，不至于太过分散。科学家给旅行者一号配备的高增益天线长达7.3米，但是仅仅有高增益的天线远远不够，需要保证高增益天线一直正对着地球，才可以使旅行者一号信号向地球特定方向发射，所以科学家在一开始设计旅行者一号时，便给它配备有精度极高的陀螺仪，使旅行者一号的高增益天线可以及时调整，保证时刻正对着地球。

再者，地面为了保证可以准确接收旅行者一号等太空探测器发射的无线电信号，NASA于上世纪打造了深空网络，分别在澳大利亚堪培拉、美国加州、西班牙马德里部署了三个深空网络通讯设施，用来接收旅行者一号发射的无线电信号，并且这三个深空网络通讯设施呈120度分布，即使随着地球自转，旅行者一号发射的信号也可以被实时接收。

除此之外，科学研究中最重要的便是信息的准确性，但是旅行者一号距离地球遥远，并且宇宙中辐射量大，信息会受到各种干扰。科学家为了克服干扰，限定旅行者一号发射无线电信号时，使用大量纠错码，用来纠正被干扰的信号，这种方法可以避免旅行者一号传送的信息出现较大失误，提高准确性。

与此同时也减缓了旅行者一号的传输速度，旅行者一号最快的传输速度是1.4 Kb每秒，而目前普遍使用的4G技术传输速度是1.5M/s-10M/s，所以每次旅行者一号发送信号给地球，大约要20多个小时地球才可以成功接收。不过，科学研究根本要求是准确性，只要能保证准确，也可以适当牺牲速度。

以上这便是科学家为了旅行者一号可以准确完整实现信号发射与传送而做的努力。如今，已经在星际飞行四十多载的旅行者一号，仍然在向宇宙深空前进，但是根据科学家预计，由于旅行者一号使用的核电池能源有限，旅行者一号受电池耗尽影响，将会在2025年彻底同地球失去联系，那时候的旅行者一号将会变成“宇宙流浪者，”继续它孤独的星际之旅。