宇宙探索1号是如何传回信息

⑴ 远在228亿公里外的旅行者1号，是怎么把信号传回地球的

宇宙那么大，人类的活动范围却非常小，迄今为止，人类去过最远的地方就是月球，而月球与地球的平均距离只有38万公里。当然了，人类还发射了各式各样的探测器，如果将它们也算上，那人类的活动范围就要大很多了。

在人类已发射的众多探测器中，距离地球最远的旅行者1号无疑是最引人注目的，在1977年发射升空之后，旅行者1号连续利用了木星和土星的“引力弹弓”，大幅地提升了自己的飞行速度，在此之后，它就一直朝着宇宙深处飞行，到了2021年，旅行者1号已经飞到228亿公里之外。

即使用光速前进，也需要20多个小时才能跑完228亿公里，对于人类而言，这段距离可以说是非常遥远的。令人称奇的是，远在228亿公里外的旅行者1号，却依然与地球保持着联系，所以问题就来了，它是怎么把信号传回地球的呢？

实际上，旅行者1号并没有用什么“黑 科技 ”来进行通信，它采用的其实就是普通的无线电通信技术，简单来讲就是，它先将需要传送的信息调制成无线电信号，然后把这些信号直接传回地球（中途没有任何中继器）。

旅行者1号的能量来自于自身携带的3块钚放射性同位素温差发电机（即利用钚放射性同位素的衰变获取电能的“核电池”），其总功率为420瓦。

为了保证无线电信号传输的成功率，旅行者1号的发射频率选择了无线电干扰极小的8GHz频段，并配备了一个直径达3.7米的“高增益天线”，它可以将信号集中向某一个方向发射，从而大幅增加信号传输的距离，而这也是人类在当时制造出的口径最大的反射面天线。

除此之外，旅行者1号还配有当时精度最高的陀螺仪，这可以帮助旅行者1号修正天线的方向，使其发送信号的方向始终对准地球。

虽然旅行者1号采用了当时最先进的无线电通信设备，但随着距离的增加，无线电信号的强度也会指数级地下降，时至今日，当旅行者1号发出的信号到达地球时，其功率已经低至10^-22瓦（即一百万亿亿分之一瓦）。

“想要接收到非常微弱的信号，就必须要有直径足够大的天线，如果一个不够的话，我们还可以建造很多个组合起来使用”，基于这种思路，NASA于20世纪60年代就开始建造深空网络（Deep Space Network, 简称DSN）。

深空网络其实就是一大堆的天线，它们的灵敏度极高，“个头”也很大，其中最大的天线可达70米，科学家将这些天线组合起来，就形成了一个非常强大的无线电通信系统，即使旅行者1号已经飞到228亿公里之外，深空网络照样也可以接收到它传回地球的信号。

目前该系统分为三个站点，分别为“戈尔德斯通深空站”（Goldstone View）、“马德里深空站”（Madrid View）以及“堪培拉深空站”（Canberra View）。

如上图所示，这三个站点在地球表面呈120度分布（经度），这样就可以避免因为地球的自转而产生的“通信盲区”，从而实现与宇宙深空中的探测器进行全天24小时的不间断通信。

近几十年以来，科学家一直在使用新技术来提升深空网络的远距离通信能力，比如说用全息对齐技术来提高聚焦信号的准确度、用新材料来增大天线的直径、用更精密的面板来提高精度，又或者直接用更先进的天线来替换老旧的天线。

尽管如此，深空网络也不可能一直与旅行者1号保持联系，我们完全可以推测出，随着距离的增加，旅行者1号传回地球的信号将会越来越微弱，直到最终消失在宇宙的背景杂音之中。

另一方面来讲，在飞行了44年之后，旅行者1号的“核电池”已经支撑不了多久了，科学家估计，旅行者1号的能量将在2025年消耗殆尽，在此之后，它就会彻底与地球断开联系，从此在茫茫的宇宙空间中孤独地漂泊。

⑵ 怎么把信息发回去太空离地球这么远，接收和发送信

我们将以旅行者号航天飞船为例解释这一问题：旅行者号航天飞船无疑有着惊人的光辉履历。它们被派去拍摄木星、土星和海王星等行星的照片，并继续前进穿越太阳系的边界。旅行者1号现在距地球约110亿公里，仍然在发送信号——信号从航天飞船传回地球约需要10个小时的时间！

旅行者号航天飞船使用功率为23瓦的电台发射信号（发射电磁波），相对来说，这是一个低功率的发射机。地球上的巨大的无线电基站的发射功率高达上万瓦，但信号却仍然很快就衰落了。

因此，接收信号的关键并不是电台的功率，而是另外三种因素的综合：

1. 巨大的天线

2. 彼此正对的定向天线

3. 没有大量人为干扰频率

旅行者号航天飞船使用的天线是非常巨大的。您可能见过人们安装在屋顶上的大型碟式卫星天线。它们的直径一般为2到3米。旅行者号航天飞船的天线直径为3.7米，向地面上直径为34米的天线发射信号。旅行者号的天线和地面天线彼此正对。

另外，旅行者号卫星的发射频率在8GHz波段，在此波段中干扰不多。因此，地面上的天线使用灵敏度极高的放大器后，便可分辨它接收到的微弱信号。当地面天线向航天飞船返回信号时，它采用极高的功率（上万瓦）来保证航天飞船可以接收到该信号。

但尽管如此，随着宇宙飞船与地球之间的距离增大，信号的传输速度在逐渐降低，传输时间也在增长。以探索冥王星的新视野号为例，其传回的冥王星高清可谓是掀起了一阵天文风潮。但其实，新视野号在飞跃冥王星的同时还收集了大量的数据，这些数据现在已经开始传回地球了，数据包括高解像度的照片、光谱数据和大气数据等，这些宝贵的数据容量达数十GB，看起来好像不是那么多，但传送回地球的速度只有每秒1KB到4KB，这对宇宙飞船的探测与飞行造成了巨大的挑战。

⑶ 旅行者一号距地球有216亿公里，如何把信号传回地球的

各个国家对于宇宙的探索都是非常积极的，毕竟宇宙中很有可能存在着许多的能源物质，这可是未来地球必定会缺少的，所以后面有了很多宇宙探测器，其中就有着美国的旅行者一号，距离地球有216亿公里，依靠无线电的方式来进行传递信号。

只不过传递回地球的信号强度只有旅行者一号发射信号时的100万亿分之一而已，这个损耗确实很是大，但是放在1977年那个时候这就已经是最大的科技了，所以当时关于宇宙的探索一直没什么大的进度就是因为这个原因，压根就连反馈回来的信息能获取到的都非常少，想要探索难度无疑于上青天啊！

⑷ 远在216亿公里外的旅行者1号是怎样把信号传回地球的

人类对于太空的探索从来没有停止过，1977年旅行者一号进入太空，开始了其漫长的探索之旅，旅行者一号是目前距离地球最远的飞行器，距离高达两百多亿千米，它所发出的信号要21小时才能传回地球。旅行者一号使用无线电的方式向地球发送信号，虽然无线电传播速度可以达到光速，但由于距离过长，无线电的强度也会缩减，为解决这一问题，旅行者一号配备了高增益天线，把信号集中于一点，便于对信号的加强。同时降低发信机的发信速率在一程度上也可以让地球更加清晰的接受到信号。

在通讯不发达的年代，旅行者一号就被送上了太空，确立了以无线电波传输信号的方式，随着旅行者一号与地球距离的增远，信号强度越来越小，此时旅行者一号上面安装的高增益天线就派上了用场，它可以有效的将信号集中增加，同时降低发信机的发信速率在一定程度上也能让地球清晰的接受到旅行者一号发来的信号。如今旅行者一号距离地球的距离已经超过两百亿千米，随着未来距离越来越远，旅行者一号信号的传输可能会再次受到挑战。

⑸ 功率20瓦，飞行40余年，旅行者1号的信息，如何传回地球

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。

⑹ 目前距离我们最遥远的人造物是"旅行者1号"吗它怎么传输信号回地球

为了进一步探索更远的宇宙，NASA于1977年发射了旅行者一号。随后，宇宙飞船成功进入宇宙，开始了长达40多年的太空之旅。到目前为止，“旅行者一号”仍在向远方移动。根据天文测量，旅行者1号目前距离地球约216亿公里，相当于144个天文单位。旅行者1号不仅不断创造人类飞机最长飞行距离的记录，而且不断将数据上传回地球。

科学家说，“旅行者1号”从遥远的地方向地球发送信号，地面上的人接收到的信号强度只有原来的1万亿。随着人类通信技术的发展，科学家们在许多方面增强了旅行者1号的通信能力。例如，在设计旅行者1号时，它配备了一个直径为3.7米的巨大抛物面天线，这使得旅行者1号在太空飞行时始终对准地球。其次，NASA在地球上三个不同的地方建立了深空网络探测站。

⑺ “天问一号”从火星发回节日祝福，探测器传回的图像传递了哪些信息

天问一号在新的一年从火星发回了节日祝福，并传回了一系列的火星以及探测器的照片，这组照片主要由以下几部分组成：天问一号跟火星的合影、天问一号局部的特写、祝融号拍摄的火星表面、火星北极的冰盖照片。 这些图像让人大开眼界，相比于多个月之前天问一号发回的照片内容丰富了很多，是我们第一次用自己的探测火星设备拍摄的图片，这组照片有局部也有整体，既有从太空俯瞰火星，也有火星表面的图像，可以说全方位，多角度的拍摄，虽然本人不是天文爱好者，对这些照片的理解不够深刻，就以个人观点来说一说看到这些图像传递了哪些信息：

一、天问一号火星探测器以及火星车的运行状态非常良好

探测器跟火星车拍摄的图片非常清晰，截止到1月1号，天问一号探测器已经持续工作了526天，而火星车也已经工作了225个火星日，但是通过照片来看，它们的状态依然特别好。相信仍然能为我国的火星探索事业贡献力量。

你觉得天问一号探测器从火星传回的图像传递了哪些信息？欢迎留言讨论。