旅行者号距离地球222亿公里,如何与地球联系?

旅行者号探测器包括了两艘飞船1号和2号,这两艘飞船在功能和任务上可以说基本一致,都是对火星以外,也就是外太阳系的行星和卫星进行探测,顺便带着人类的梦想飞往星际空间。

这两颗探测器的发射是人类航天史上最伟大的一次壮举,在我看来仅次于阿波罗登月任务,因为它创造了很多第一。

首先它是运行时间最长的深空探测器,从1977年发射以来,到今天已经运行了43年,依然和人类保持着联系。

它是目前我们所知飞行最远的探测器,旅行者1号现在距离地球227亿公里,飞行速度为17公里/秒,旅行者2号距离地球大约188亿公里,飞行速度为15公里/秒。

虽然先锋10号和11号探测器是1972年和1973年发射的两颗深空探测器,它们同样完成了对外太阳系的探索,而且可以肯定的是它们也早于旅行者号探测器飞出太阳圈范围,但是它们两个现在已经和人类失去了联系。

旅行者号还是人类发射的所有探测器中性价比最高的,因为在这次发射中,旅行者号利用了176年难得一遇的行星特殊几何排列,借助行星的引力弹弓效应,在基本上不耗费能量的情况下;

在短短的数十年间就完成了对木星及其四颗伽利略卫星、土星和土卫六及其木星环、海王星、天王星的卫星及其环进行了大量的、细致的探索,获得了非常多珍贵的照片。

可以说旅行者号的探索让我们第一次对外太阳系的家族有了充分的了解,也为我们后续给外太阳系天体发射专门的探测器提供了数据上的支持。

最后这两个探测器最大的壮举就是,它首次让我们知道了太阳圈层的范围,以及在太阳圈层以外星际空间的情况。

2012年以及2018年,是旅行者1号和2号飞出太阳圈层的时间,探测器上搭载的太阳风粒子探测器以及宇宙高能射线仪分别检测到了太阳风的停滞和宇宙高能射线的增加。

这让我们知道探测器进入了太阳风层顶与星际空间的交界处,而且在交界处我们也检测到了压力的升高,也就是探测器在这个地方前进受阻,这就类似于飞机在空气中飞行一样,会形成一个激波面。

而且科学家也发现了在星际空间中充满了高能射线,也就是那种速度跟光速已经无法区分的质子,比强子对撞机中加速出来的质子速度还高,因此未来人类要想进入星际空间,这些射线就会对我们造成威胁。

很多人想知道的是,探测器距离地球这么远,是如何与地球进行通信的?

其实主要就是能源的问题,目前探测器已经距离太阳非常远了,太阳能肯定是不起作用,所以科学家在探测器的身上安装了两块由放射性同位素做成的核电池,为探测器供电。

有点电能,探测器就能接受到地球卫星台发射的信号,也能为地球返回信号。

据估计旅行者号上的电池目前最多只能支撑到2025年,到时这两个探测器就成了两疙瘩废铁,继续向着银河系中心进发。

在地球上专门负责旅行者2号收发信号的天文台位于南半球的澳大利亚,这个无线电望远镜为地面深空43号(DSS43)。

在地球上还有两个这样的望远镜专门负责和深空探测器(月球之外的)进行联系,它们分别位于加州的戈德斯通和西班牙的马德里。

那么为什么负责旅行者2号的望远镜位于澳大利亚呢?

其实这跟这颗探测器的位置有关,旅行者二号在最后离开海王星的时候是从海王星的南半球一直往外飞的,所以它的位置一直处在太阳系轨道平面的下方,因此只有处在地球南半球的天文台发射的信号旅行者2号才能接收到;

处在北半球的天文台向旅行者发射的信号会为地球本身阻挡。

深空43号比旅行者号探测器运行时间还早了5年,一直工作到了今天,就在今天3月份,NASA主动关闭了深空43号望远镜,对其进行全面的维护和硬件升级。

因此旅行者2号就与地球断联了7个月,在人类完全没有控制的情况下一直往外飞,就在最近NASA重启望远镜试图与旅行者2号重新建立联系;

地面操作人员利用DSS43向旅行者2号发送了一系列指令,在等待了34小时以后,接受到了旅行者2号的回复。

这说明脱离人类的旅行者2号依旧工作正常,在这期间没有发生任何意外。NASA预计到2021年维护DSS43的工作才能彻底完成,2月份可能会全面恢复运行。

此次对无线电望远镜的维护是为了更好地继续服务当前以及未来可能的深空任务,对于一个已经运行了50年的设备来说,主动维护总比被动维修要好的多。

更重要的是这个望远镜不仅会与旅行者2号一直保持联系,还会参与2021年2月18日伊利号火星的着陆任务。

上面这张图是我们现在截取的旅行者号实时的状态,上面的数字一直在不停地跳动,其实在说话间,这两颗探测器就已经行近了数百公里。

在我们看来它们的速度已经很快了,但是对于宇宙来说,这点距离简直就是不值一提,甚至是对于太阳系来说,按照这两颗探测器目前的速度,想要飞离奥尔特云至少需要3万年的时间。

所以说,太阳系之大是我们无法想象的,以人类目前的能力来说,飞出太阳系是一项不可能完成的任务。

除非有一天我们掌握了可控核聚变,可以携带很少的燃烧,持续进行加速,到了光速的50%、60%,甚至是80%、90%,这样我们才有了离开太阳系,进行星际旅行的资本。