Question

旅行者1号飞行40年，地面如何控制远在209亿千米外的探测器？

Answer 1

目前，在太空中飞得最远的人造物体是旅行者1号，它于1977年由美国航空航天局（NASA）发射，并于2012年越过了太阳风层顶，成为 历史 上第一个进入星际介质的太空探测器。迄今为止，旅行者1号已经在太空中飞行了40年，目前距离我们大约140天文单位（209亿千米，19光时）。另一艘太空探测器“旅行者2号”也于1977年发射，直到现在仍然是造访过两大冰巨星（天王星和海王星）的唯一太空探测器。

还有其他的太空探测器已经到达或即将到达太阳系的“边界”，这是一个十分遥远的距离。由于目前发射的深空探测器都是无人驾驶，那么，它们在太空中如何知道该往哪里飞呢？如何不会撞上其他天体呢？

与遥远的太空探测器通信

如前所述，这些深空探测器一直在远离地球，现在与我们相距已经十分遥远。即便如此，我们也可以通过无线电波与这些太空探测器进行通信。无线电波是一种电磁辐射，其传播速度为光速。即便是以光速传播，信号从旅行者1号传到地球也需19个小时，将近一天的时间。同样地，地面的深空网络发送信号给旅行者1号也需19个小时。既然深空通信存在如此巨大的输入延迟，太空探测器是如何进行导航的呢？

太空几乎是空荡荡的

虽然太空中游荡着数量众多的小天体，但相对于浩瀚的宇宙空间是微不足道的，太空基本上是空荡荡的。太空探测器不大会从密集的小天体中穿过，也不会受到这些天体的引力影响。

太空探测器的飞行路线是可预测的

在发射探测器之前，科学家投入了大量的精力（几个月甚至几年的时间）来设计太空探测器的飞行路线。由于太阳系中大型天体的相对位置是已知的，通过精密计算可以确定太空探测器的飞行路线，使它们在飞行过程中几乎不会遇到任何意外。由于科学家确切知道太空探测器的飞行路线，所以他们可以提前预知探测器未来将会遇到哪些天体。

还有一些未知的天体在距离探测器数千公里远的地方就会被探测到，所以地面人员有足够的时间重新调整探测器的航向。因此，即便信号延迟了19个小时，地面的深空网络还是能够引导旅行者1号在太空中飞行。当然，如果旅行者1号突然遭遇了不测，由于信号延迟，地面人员也无能为力。

转载自：火星一号

旅行者1号是由美国宇航局研制的一艘无人外太阳系空间探测器。重815千克，于1977年9月5日发射，截止到2014年10月仍然正常运作。它曾到访过木星及土星，是提供了其卫星高解像清晰照片的第一艘航天器。现时，它是离地球最远的人造飞行器。旅行者1号现时已经进入太阳系最外层边界，目前处于太阳影响范围与星际介质之间。

从1977年到今年，也恰好是提问者说的40年，那么在这么遥远的距离，地球上的控制中心是如何控制它的呢？其实这跟它的预设程序、任务、实时调整有关。旅行者1号原先的主要目标，是探测木星与土星及其卫星与土星环。现在的任务也已变为探测太阳风顶，以及对太阳风进行粒子测量。

在旅行者1号顺利地借助了木星的引力后，它朝土星的方向进发。旅行者1号于1980年11月掠过土星，于11月12日最接近土星，距离土星最高云层124,000公里以内。它探测到土星环的复杂结构，并且对土卫六上的大气层进行了观测。由于发现了土卫六拥有浓密的大气层，喷气推进实验室的控制人员最终决定了让旅行者1号驶近一点土卫六进行研究，并随之终止了它继续探访其余两颗行星。

在2011年2月，就有迹象表明，"旅行者1号"已在之前某个时刻抵达了太阳系边缘的"过渡区"，这个过渡区就是太阳系与星际空间最后的交界处。"旅行者1号"已抵达边界处，也就是说，它将很快进入星际空间了。

一旦进入星际空间，"旅行者1号"将需要4万年的时间才能抵达下一个行星系。至于"旅行者1号"上的电池，科学家说，探测器上携带两枚核电池，能够保证它继续飞行至2025年。一旦电池耗尽，"旅行者1号"将继续向银河系中心前进，再也回不来了。

附：旅行者1号的旅行日志：

1977年9月 5日12点56分在美国卡纳维拉尔角空军基地出发，离开地球。

1977年12月 赶上了率先一步离开地球的双胞胎兄弟"旅行者2号"。

1978年9月 离开小行星带。

1979年3月 近距离"拜访"木星，看到了木星背阳面的极光。

1980年11月 近距离"探访"土星，发回万余幅彩色照片。

1989年 向银河系中心方向前进。

2012年5月 已到达太阳系边缘。

2012年12月 正在太空"远征"的"旅行者1"号探测器仍未飞离太阳系。

2013年8月，NASA仍未确定旅行者1号是否飞出太阳系。

2013年9月，NASA通过新闻发布会正式确认旅行者1号进入恒星际空间，尚属于太阳系中

2014年9月，美国国家航空航天局(NASA)召开新闻发布会，宣布37年前发射的"旅行者一号"探测器已经离开太阳系，正在飞向别的恒星。

约2025年，旅行者1号没有足够电力供应任何单一仪器

这得有全球深空探测网络及超灵敏度的接收探测设备。

旅行者1号飞行了40多年，目前地球上的任何一种电源装置都不堪胜任如此长的持续供电时间。或曰"装个太能能电池"?为不为也，乃不能也!虽然在太阳系有太阳罩着，乃距离太远，太阳辐射及功率大为下降。供通讯，传输，接受指令所需的电源由钚原子电池作保障，此乃保障旅行者1号自身存活的“生命之源"!

美国依赖于其全球布点的深空测控网络。我们国家前几年发射的月球车，对38万km之外的嫦娥，那时要跟国外的测控网络国际间合作来测控我们的月球车。更何况已用光时计程的旅行者1号?

超超灵敏度的接收装置。为了保障旅行者l号的能源保证，现己休眠了多套设备。既便如此，传输到地球信号功率是10 -n瓦。这得相当了得的技术功底。 所以我们国家发展量子通讯为啥?不言自明。

当旅行者1号飞离地球极限通讯距离光速，地球所放射的指令，要等若干吋间后才能收到，幸好旅行者1号飞行速度不是很高，还在可控范围内，地球发射的指令，随时可调整校正飞行路线，若旅行者1号要达到光速，地球基地更本高无法控制了，因地球通讯指令与飞船速度一祥，就根本追不上以飞行若干年遥远的飞船，除非地球基地通讯能超越光速的N多倍，在一定距离范围内可控制飞船，否则更本就无法控制遥远的飞船。

我认为应该是用无线电信号来控制.旅行者1号现距离地球大约209亿公里,无线电信号从地球到达旅行者1号飞船大约需要19.6个小时左右.

也就是说,如果对旅行者1号发出指令要经过大约19.6个小时之后才能发挥作用.