旅行者1号飞出太空这么远，人类通过什么技术来监控它的飞行画面？

目前按照人类的技术在太空上是没有什么能检测到旅行者一号的。旅行者1号是迄今为止人类飞行得最远的人造飞行器，已经飞出了太阳系最外延的行星和矮行星，飞出了柯伊伯带，向太阳系外飞去。自从1977年9月5日发射升空离开地球后，就没有什么技术来监控它的画面了，只是通过深空网络监控其飞行姿态和接受它发回的电子信息资料。

所谓深空网络就是遍布全球的巨大射电望远镜阵列，组成一个支持星际任务、无线电通讯、利用射电天文学观察探测太阳系以及宇宙的国际天线网络。所有发射的地外探测器，尤其是脱离地球引力的深空探测器，就是依靠这套系统进行指挥、操控、接受信息的。

旅行者1号近距离探访了木星和土星，并借助它们的引力弹弓效应提速，在上世纪就飞跃了太阳系最远的行星冥王星轨道，向太阳系外银河系中心飞去。期间传回了数万张彩色照片，让人类首次目睹了木星、土星惊世骇俗的美丽，还看到了远离64亿公里处对地球那渺小而震撼的回眸一瞥。现在它已经在深空孤独的旅行了42年，依然忠实的履行着人类赋予的使命。

我们在NASA专门监控旅行者1号的网站上，还可以看到它飞行速度和距离的实时状态，截止到现在我写这篇文章的时候，旅行者1号还在以相对太阳每秒17公里速度远离我们，距离太阳已经219.28亿公里；以相对地球每秒43.7公里的速度飞行，距离我们218.92亿公里。

旅行者1号是迄今为止人类飞行的最远的人造飞行器，已经飞出了太阳系最外延的行星和矮行星，飞出了柯伊伯带，向太阳系外飞去。自从1977年9月5日发射升空离开地球后，就没有什么技术来监控它的画面了，只是通过深空网络监控其飞行姿态和接受它发回的电子信息资料。

所谓深空网络就是遍布全球的巨大射电望远镜阵列，组成一个支持星际任务、无线电通讯、利用射电天文学观察探测太阳系以及宇宙的国际天线网络。所有发射的地外探测器，尤其是脱离地球引力的深空探测器，就是依靠这套系统进行指挥、操控、接受信息的。

旅行者1号近距离探访了木星和土星，并借助它们的引力弹弓效应提速，在上世纪就飞跃了太阳系最远的行星冥王星轨道，向太阳系外银河系中心飞去。期间传回了数万张彩色照片，让人类首次目睹了木星、土星惊世骇俗的美丽，还看到了远离64亿公里处对地球那渺小而震撼的回眸一瞥。现在它已经在深空孤独的旅行了42年，依然忠实地履行着人类赋予的使命。

在NASA专门监控旅行者1号的网站上，还可以看到它飞行速度和距离的实时状态，旅行者1号正在以相对太阳每秒17公里速度远离我们，距离太阳已经219.28亿公里；以相对地球每秒43.7公里的速度飞行，距离我们218.92亿公里。

为旅行者1号提供能量的两台同位素温差发电机（俗称核电池）也将消耗殆尽，探测器的一些功能从12年前就逐步关闭。如2007年停止了等离子子系统运作；2008年停止了行星无线电天文实验；2010年停止了扫描平台及紫外线分光计观测；2015年停止了数据磁带机运行；2016年停止了回转仪工作等等。人类最后一次与旅行者1号互动是在2017年11月28日。NASA的科学家们从收集到的信息发现，旅行者1号主发动机功能弱化，为了启动休眠了三十多年的辅助发动机，向旅行者1号发出了指令。

这个指令经过19个多小时传输到达了旅行者1号，又经过同样时间传输返回了控制中心，证实旅行者1号忠实准确地执行了人类的指令，4个辅助发动机工作正常。这是人类有史以来最远的一次遥控指挥活动，距离达到200多亿千米。

现在旅行者1号只能用微弱的电力传回方位和速度的数据，这些数据经过20小时多时间的传输，由深空网络接收到相关仪器上进行解析。事实上，人类已经完全失去了对旅行者1号的控制，在漆黑的深空，旅行者1号只是靠着人类赋予的原动力，凭着惯性和忠诚，孤胆英雄一往无前。到了2020年，旅行者1号要逐一关闭全部的科学仪器，2025年，将耗尽全部电力，已经没有任何能力启动任何单一仪器。

自1977年发射升空以来，旅行者1号已经离开地球，独自在太空中飞行了长达42年的时间。尽管这艘无人探测器目前远在219亿公里外，它与地球的距离相当于日地距离的146倍，但它的飞行轨迹还在受到地球的监控。那么，美国宇航局（NASA）是如何监测并控制旅行者1号的呢？

旅行者1号相继造访了太阳系中两颗最大的行星——木星和土星，并顺便借助这两颗气态巨行星的引力弹弓效应进行加速。在结束了行星探测任务之后，旅行者1号在海王星轨道之外拍摄了太阳系全家福，其中包括旅行者1号所来的星球——地球。此后，达到太阳系逃逸速度的旅行者1号，真正踏上了飞向星际空间之旅。

NASA知道旅行者1号此行路途遥远，通信将会变得十分困难，所以NASA早有准备。旅行者1号背着一个直径达到3.7米的“大锅”，那是一个高增益抛物面天线，用于无线电信号的接收与发送。同时，旅行者1号还配备精度非常高的陀螺仪，使得天线能够对准地球。

在地球上，NASA在世界的三个地方部署了深空网络，其控制中心被称为“暗室（Dark Room）”。在“暗室”中，地面天线能够与旅行者1号进行沟通，接收它在太空深处传回来的极其微弱的信号。

为了保障通信顺畅，通信下行频率通常为2.3 GHz，甚至高达8.4 GHz。同时，深空网络也能给旅行者1号上传指令，通信上行频率在2.1 GHz。在这种超高频下，通信噪音小，信噪比高。

旅行者1号信号发射机的功率仅略高于20 W，根据平方反比定律，旅行者1号发出的无线电波抵达地球时，辐射照度仅为4.17×10^-26 W/m^2。深空网络单个天线的最大直径为70米，所以最大单个天线所接收到的信号功率只有1.6×10^-22 W。也就是说，当地球上的天线接收到旅行者1号的无线电信号时，其强度只有最初发射时的63万亿亿分之一。

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旅行者一号距离地球212亿公里，它是如何执行那么多的操作的？

科幻船坞
2018-10-31优质原创作者
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1977年9月5日，旅行者一号发射升空，时隔41年过去了。

有的人好奇，旅行者一号如何与地球保持联系呢？到底飞出太阳系了没？等等之类的问题。


这里的“飞出太阳系”很容易理解错，因为，如果只是指飞出八大行星外，那确实是飞出去了。但是，太阳系的实际范围并不是这么点。如果包含最外围的奥尔特云的话，那么太阳系的半径就在1光年左右了。按照如今旅行者一号的速度，飞出奥尔特云还需1.7万年。

旅行者一号如今距离地球212亿公里外，那么它是如何与地球保持联系的呢？

旅行者一号上搭载3块放射性同位素温差发电机，这保证了电能的供应，据说，可以支撑到2025年左右，目前电能供应的仪器数量单一，大部分科学仪器都已关闭。


旅行者一号上搭载3.7米的高增益天线，形似一口大锅，对准地球方向，而在地球上，NASA特意建造了大口径的接收天线，保证信号传输的通畅。

控制它的方向？

现在不需要控制了，只需冲着一个方向即可。不过在它探索行星的时候，需要调整轨道，一大部分是在起飞前都设定好了的，另外，旅行者一号上还有航迹修正推进器(TCM)，可以修正定位飞船。

拍摄的照片如何传输回来？

美国在上世纪五十年代时，光导摄像管技术就已经发展成熟了。可将光信号转变为电信号，这在当时的美国众多探测器中都是采用这样的技术。


为什么在40年前，美国就有这么高的科技了？

当时美国与前苏联的太空竞争使美国在短期内掌握了大量的关于卫星、探测器星际航行的技术，美国也能花大价钱往这上面砸钱。凭借着一股子热情与不断地资金投入，拥有如此的科技不使人惊讶。

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