宇宙探索1號是如何傳回信息

⑴ 遠在228億公里外的旅行者1號，是怎麼把信號傳回地球的

宇宙那麼大，人類的活動范圍卻非常小，迄今為止，人類去過最遠的地方就是月球，而月球與地球的平均距離只有38萬公里。當然了，人類還發射了各式各樣的探測器，如果將它們也算上，那人類的活動范圍就要大很多了。

在人類已發射的眾多探測器中，距離地球最遠的旅行者1號無疑是最引人注目的，在1977年發射升空之後，旅行者1號連續利用了木星和土星的「引力彈弓」，大幅地提升了自己的飛行速度，在此之後，它就一直朝著宇宙深處飛行，到了2021年，旅行者1號已經飛到228億公里之外。

即使用光速前進，也需要20多個小時才能跑完228億公里，對於人類而言，這段距離可以說是非常遙遠的。令人稱奇的是，遠在228億公里外的旅行者1號，卻依然與地球保持著聯系，所以問題就來了，它是怎麼把信號傳回地球的呢？

實際上，旅行者1號並沒有用什麼「黑 科技 」來進行通信，它採用的其實就是普通的無線電通信技術，簡單來講就是，它先將需要傳送的信息調製成無線電信號，然後把這些信號直接傳回地球（中途沒有任何中繼器）。

旅行者1號的能量來自於自身攜帶的3塊鈈放射性同位素溫差發電機（即利用鈈放射性同位素的衰變獲取電能的「核電池」），其總功率為420瓦。

為了保證無線電信號傳輸的成功率，旅行者1號的發射頻率選擇了無線電干擾極小的8GHz頻段，並配備了一個直徑達3.7米的「高增益天線」，它可以將信號集中向某一個方向發射，從而大幅增加信號傳輸的距離，而這也是人類在當時製造出的口徑最大的反射面天線。

除此之外，旅行者1號還配有當時精度最高的陀螺儀，這可以幫助旅行者1號修正天線的方向，使其發送信號的方向始終對准地球。

雖然旅行者1號採用了當時最先進的無線電通信設備，但隨著距離的增加，無線電信號的強度也會指數級地下降，時至今日，當旅行者1號發出的信號到達地球時，其功率已經低至10^-22瓦（即一百萬億億分之一瓦）。

「想要接收到非常微弱的信號，就必須要有直徑足夠大的天線，如果一個不夠的話，我們還可以建造很多個組合起來使用」，基於這種思路，NASA於20世紀60年代就開始建造深空網路（Deep Space Network, 簡稱DSN）。

深空網路其實就是一大堆的天線，它們的靈敏度極高，「個頭」也很大，其中最大的天線可達70米，科學家將這些天線組合起來，就形成了一個非常強大的無線電通信系統，即使旅行者1號已經飛到228億公里之外，深空網路照樣也可以接收到它傳回地球的信號。

目前該系統分為三個站點，分別為「戈爾德斯通深空站」（Goldstone View）、「馬德里深空站」（Madrid View）以及「堪培拉深空站」（Canberra View）。

如上圖所示，這三個站點在地球表面呈120度分布（經度），這樣就可以避免因為地球的自轉而產生的「通信盲區」，從而實現與宇宙深空中的探測器進行全天24小時的不間斷通信。

近幾十年以來，科學家一直在使用新技術來提升深空網路的遠距離通信能力，比如說用全息對齊技術來提高聚焦信號的准確度、用新材料來增大天線的直徑、用更精密的面板來提高精度，又或者直接用更先進的天線來替換老舊的天線。

盡管如此，深空網路也不可能一直與旅行者1號保持聯系，我們完全可以推測出，隨著距離的增加，旅行者1號傳回地球的信號將會越來越微弱，直到最終消失在宇宙的背景雜音之中。

另一方面來講，在飛行了44年之後，旅行者1號的「核電池」已經支撐不了多久了，科學家估計，旅行者1號的能量將在2025年消耗殆盡，在此之後，它就會徹底與地球斷開聯系，從此在茫茫的宇宙空間中孤獨地漂泊。

⑵ 怎麼把信息發回去太空離地球這么遠，接收和發送信

我們將以旅行者號航天飛船為例解釋這一問題：旅行者號航天飛船無疑有著驚人的光輝履歷。它們被派去拍攝木星、土星和海王星等行星的照片，並繼續前進穿越太陽系的邊界。旅行者1號現在距地球約110億公里，仍然在發送信號——信號從航天飛船傳回地球約需要10個小時的時間！

旅行者號航天飛船使用功率為23瓦的電台發射信號（發射電磁波），相對來說，這是一個低功率的發射機。地球上的巨大的無線電基站的發射功率高達上萬瓦，但信號卻仍然很快就衰落了。

因此，接收信號的關鍵並不是電台的功率，而是另外三種因素的綜合：

1. 巨大的天線

2. 彼此正對的定向天線

3. 沒有大量人為干擾頻率

旅行者號航天飛船使用的天線是非常巨大的。您可能見過人們安裝在屋頂上的大型碟式衛星天線。它們的直徑一般為2到3米。旅行者號航天飛船的天線直徑為3.7米，向地面上直徑為34米的天線發射信號。旅行者號的天線和地面天線彼此正對。

另外，旅行者號衛星的發射頻率在8GHz波段，在此波段中干擾不多。因此，地面上的天線使用靈敏度極高的放大器後，便可分辨它接收到的微弱信號。當地面天線向航天飛船返回信號時，它採用極高的功率（上萬瓦）來保證航天飛船可以接收到該信號。

但盡管如此，隨著宇宙飛船與地球之間的距離增大，信號的傳輸速度在逐漸降低，傳輸時間也在增長。以探索冥王星的新視野號為例，其傳回的冥王星高清可謂是掀起了一陣天文風潮。但其實，新視野號在飛躍冥王星的同時還收集了大量的數據，這些數據現在已經開始傳回地球了，數據包括高解像度的照片、光譜數據和大氣數據等，這些寶貴的數據容量達數十GB，看起來好像不是那麼多，但傳送回地球的速度只有每秒1KB到4KB，這對宇宙飛船的探測與飛行造成了巨大的挑戰。

⑶ 旅行者一號距地球有216億公里，如何把信號傳回地球的

各個國家對於宇宙的探索都是非常積極的，畢竟宇宙中很有可能存在著許多的能源物質，這可是未來地球必定會缺少的，所以後面有了很多宇宙探測器，其中就有著美國的旅行者一號，距離地球有216億公里，依靠無線電的方式來進行傳遞信號。

只不過傳遞回地球的信號強度只有旅行者一號發射信號時的100萬億分之一而已，這個損耗確實很是大，但是放在1977年那個時候這就已經是最大的科技了，所以當時關於宇宙的探索一直沒什麼大的進度就是因為這個原因，壓根就連反饋回來的信息能獲取到的都非常少，想要探索難度無疑於上青天啊！

⑷ 遠在216億公里外的旅行者1號是怎樣把信號傳回地球的

人類對於太空的探索從來沒有停止過，1977年旅行者一號進入太空，開始了其漫長的探索之旅，旅行者一號是目前距離地球最遠的飛行器，距離高達兩百多億千米，它所發出的信號要21小時才能傳回地球。旅行者一號使用無線電的方式向地球發送信號，雖然無線電傳播速度可以達到光速，但由於距離過長，無線電的強度也會縮減，為解決這一問題，旅行者一號配備了高增益天線，把信號集中於一點，便於對信號的加強。同時降低發信機的發信速率在一程度上也可以讓地球更加清晰的接受到信號。

在通訊不發達的年代，旅行者一號就被送上了太空，確立了以無線電波傳輸信號的方式，隨著旅行者一號與地球距離的增遠，信號強度越來越小，此時旅行者一號上面安裝的高增益天線就派上了用場，它可以有效的將信號集中增加，同時降低發信機的發信速率在一定程度上也能讓地球清晰的接受到旅行者一號發來的信號。如今旅行者一號距離地球的距離已經超過兩百億千米，隨著未來距離越來越遠，旅行者一號信號的傳輸可能會再次受到挑戰。

⑸ 功率20瓦，飛行40餘年，旅行者1號的信息，如何傳回地球

為了 探索 地球之外的偌大宇宙，是否有外星文明存在，人類做了巨大的努力，我們不斷地將探測器送上太空，去 探索 太空的未知角落，其中最有名探測器便是是「旅行者一號。」旅行者一號在1977年由NASA航天局發射進入太陽系，如今已經在宇宙中飛行了四十多年。40多歲高齡的旅行者一號截止2019年，已經飛到距離地球217萬公里的位置。

旅行者一號身上還擔負著重大的科考任務，比如沿途拍攝行星照片等，而距離地球如此之遠，通訊功率僅僅只有20瓦的旅行者一號，又是怎樣將所拍到的照片、收集的聲音等傳送回地球呢？

旅行者一號在宇宙中收發信息，是利用常見的無線電傳輸技術傳回地球，將所收集到的信息進行壓縮調制，然後發送給地球，同時也可以接收地球發射的消息。由於旅行者一號距離地球十分遙遠，加上傳輸速度較慢，在傳輸過程中會遭受輻射等干擾，最終地球接收的信號僅為一開始發射的100萬億億分之一，信號十分微弱，但聰明的科學家也早就考慮到了信息傳輸的問題，並且採取了以下措施保證旅行者一號信號的正常傳輸。

首先，為了保障信號發射的完整性，要求旅行者一號配備高增益天線，可以將信號集中起來，不至於太過分散。科學家給旅行者一號配備的高增益天線長達7.3米，但是僅僅有高增益的天線遠遠不夠，需要保證高增益天線一直正對著地球，才可以使旅行者一號信號向地球特定方向發射，所以科學家在一開始設計旅行者一號時，便給它配備有精度極高的陀螺儀，使旅行者一號的高增益天線可以及時調整，保證時刻正對著地球。

再者，地面為了保證可以准確接收旅行者一號等太空探測器發射的無線電信號，NASA於上世紀打造了深空網路，分別在澳大利亞堪培拉、美國加州、西班牙馬德里部署了三個深空網路通訊設施，用來接收旅行者一號發射的無線電信號，並且這三個深空網路通訊設施呈120度分布，即使隨著地球自轉，旅行者一號發射的信號也可以被實時接收。

除此之外，科學研究中最重要的便是信息的准確性，但是旅行者一號距離地球遙遠，並且宇宙中輻射量大，信息會受到各種干擾。科學家為了克服干擾，限定旅行者一號發射無線電信號時，使用大量糾錯碼，用來糾正被干擾的信號，這種方法可以避免旅行者一號傳送的信息出現較大失誤，提高准確性。

與此同時也減緩了旅行者一號的傳輸速度，旅行者一號最快的傳輸速度是1.4 Kb每秒，而目前普遍使用的4G技術傳輸速度是1.5M/s-10M/s，所以每次旅行者一號發送信號給地球，大約要20多個小時地球才可以成功接收。不過，科學研究根本要求是准確性，只要能保證准確，也可以適當犧牲速度。

以上這便是科學家為了旅行者一號可以准確完整實現信號發射與傳送而做的努力。如今，已經在星際飛行四十多載的旅行者一號，仍然在向宇宙深空前進，但是根據科學家預計，由於旅行者一號使用的核電池能源有限，旅行者一號受電池耗盡影響，將會在2025年徹底同地球失去聯系，那時候的旅行者一號將會變成「宇宙流浪者，」繼續它孤獨的星際之旅。

⑹ 目前距離我們最遙遠的人造物是"旅行者1號"嗎它怎麼傳輸信號回地球

為了進一步探索更遠的宇宙，NASA於1977年發射了旅行者一號。隨後，宇宙飛船成功進入宇宙，開始了長達40多年的太空之旅。到目前為止，“旅行者一號”仍在向遠方移動。根據天文測量，旅行者1號目前距離地球約216億公里，相當於144個天文單位。旅行者1號不僅不斷創造人類飛機最長飛行距離的記錄，而且不斷將數據上傳回地球。

科學家說，“旅行者1號”從遙遠的地方向地球發送信號，地面上的人接收到的信號強度只有原來的1萬億。隨著人類通信技術的發展，科學家們在許多方面增強了旅行者1號的通信能力。例如，在設計旅行者1號時，它配備了一個直徑為3.7米的巨大拋物面天線，這使得旅行者1號在太空飛行時始終對准地球。其次，NASA在地球上三個不同的地方建立了深空網路探測站。

⑺ 「天問一號」從火星發回節日祝福，探測器傳回的圖像傳遞了哪些信息

天問一號在新的一年從火星發回了節日祝福，並傳回了一系列的火星以及探測器的照片，這組照片主要由以下幾部分組成：天問一號跟火星的合影、天問一號局部的特寫、祝融號拍攝的火星表面、火星北極的冰蓋照片。 這些圖像讓人大開眼界，相比於多個月之前天問一號發回的照片內容豐富了很多，是我們第一次用自己的探測火星設備拍攝的圖片，這組照片有局部也有整體，既有從太空俯瞰火星，也有火星表面的圖像，可以說全方位，多角度的拍攝，雖然本人不是天文愛好者，對這些照片的理解不夠深刻，就以個人觀點來說一說看到這些圖像傳遞了哪些信息：

一、天問一號火星探測器以及火星車的運行狀態非常良好

探測器跟火星車拍攝的圖片非常清晰，截止到1月1號，天問一號探測器已經持續工作了526天，而火星車也已經工作了225個火星日，但是通過照片來看，它們的狀態依然特別好。相信仍然能為我國的火星探索事業貢獻力量。

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