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深空|旅行者号怎样跟人类互动？人类探索深空的瓶颈在哪里？

200多亿公里外的旅行者号 ， 是怎样跟人类互动的?
深空|旅行者号怎样跟人类互动？人类探索深空的瓶颈在哪里？
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这是个老话题 ， 毕竟1977年发射的旅行者1号和2号 ， 离开地球已近43年 。
时间过得很快 ， 很多负责监测旅行者号的科学家 ， 陪伴旅行者号四十多年 ， 从青壮年开始坚守 ， 一直到现在的古稀之年 。
不得不说 ， 人类探索星空的水平还是有限的 ， 经过这么多年的努力 ， 旅行者号也不过才到达太阳风的屋顶 ， 人的一生有多少个40年呢?
现在太空探索的瓶颈在哪里?
说到底的就是两点 ， 一个是速度 ， 一个是联系方式 。
航天器的速度过慢是最大的障碍 。
比如旅行者1号 ， 即便是借力行星的引力实现加速 ， 也不过达到第三宇宙速度 ， 即16.7千米/秒 。
相比人类目前所有出现过的航天器 ， 旅行者1号的速度已算是最快 。
但在茫茫的太空中 ， 这点速度的确像是蚂蚁爬 ， 远远不够 。
或许 ， 人类需要突破现有的认知 ， 去发现新型的动力 ， 制造出超出想象的宇宙“快”船 。
【深空|旅行者号怎样跟人类互动？人类探索深空的瓶颈在哪里？】另一个障碍就是联系方式 。
目前的旅行者号是如何与地球联系的?
很多朋友已经清楚 ， 旅行者号与地球互动 ， 靠的是巨型的深空探测网 。
这其中的原理其实挺复杂 ， 简单说其实就是电磁波 。
与普通无线电通信相比 ， 旅行者号与深空网通信信号有两个不同点：
1、采用超高频信号 。
旅行者1号的频率范围是2.3G~8.4GHZ的超高频信号 。
之所以使用超高频 ， 是因为工作在这个频段下 ， 几乎没有干扰 ， 通信的噪音小 ， 获得的信号更纯净 。
2、超远距离传输 ， 信号衰减大
旅行者1号的发射功率大概在23W左右 ， 经过200多亿公里到达地球时
即便是用最大口径的70米天线接收 ， 也只有10^(-22)W级别 。
差不多是初始功率的百万亿亿分之一 。
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为了尽可能提高通信效率 ， 旅行者1号配备了一个直径3.7米的高增益抛物面天线 。
抛物面天线最大的优势就是具有很高的方向性 。
类似用于远射的高强度探照灯 ， 高增益抛物面天线可以向特定方向发送或者接收无线电波 。
此外 ， 旅行者号还配备了高精度陀螺仪 ， 确保这个天线能始终指向地球 。
所有的这些工作 ， 就是为了让地球尽可能接收到更多的更清晰的 ， 来自遥远旅行者的信号 。
但限于电磁波的速度 ， 200亿公里 ， 仍然需要20小时才能到达地面 ， 而返回也需要同样的时间 。
一来一回需要40小时 。 这样的通信速度 ， 也是人类目前探索深空的瓶颈 。
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近些年 ， 人类的深空探索能力已经有了很大提高 ， 但在一些根本问题上 ， 并没有实质性突破 。 或许应该如一些科幻小说中描述的一样 ， 多转变思维 ， 打破固有的一些科学思想框架 。
总之 ， 旅行者号虽然是上世纪70年代的产物 ， 但通信的核心原理到现在仍然未改变 。 能做的只是适当提高航天器发射功率 ， 增加携带的能量 ， 延长探索时间 ， 提高数据传输速度等 。 关键的两个瓶颈 ， 飞行速度和通信速度 ， 是目前科学难以逾越的障碍 。

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