44年飞行226亿千米，旅行者一号是如何与地球保持联系的？

从20世纪中叶开始，人类迎来了航天探索的黄金时代。在冷战背景下，美苏两国在航天领域展开了一场你追我赶的太空竞赛。在短短数十年内，他们竭尽全力，向近地轨道发射了大量的人造卫星，向月球发射了载人飞船，向太阳系各大行星发射了探测器，甚至还试图向太阳系以外发射了深空探测器。

在太空竞赛期间，最让人轰动的太空活动莫过于阿波罗登月计划了，这个计划的成功实施，让NASA在1969年的时候通过阿波罗11号，成功将宇航员阿姆斯特朗送上了月球，使其成为了第一个踏足地外星球的人类。由此有了那句著名的“这是我的一小步，却是人类的一大步”。

从现在来看，在整个冷战期间，除了阿波罗计划，还有一个水手计划也让人印象深刻，足以载入人类史册，到目前为止，这个计划一直都在延续。这次计划诞生了影响世界的两个著名深空探测器：旅行者号兄弟探测器。

经过大量的计算，当时的天文学家们发现，在1977年的时候，太阳系内的行星会遇上176年才会出现一次的特殊几何排列。计算结果显示，在这种排列情况下，探测器只需要用很少的燃料进行转向和轨道调整，便在可以最大程度上利用行星的引力弹弓效应进行星际加速。如果利用好这个机会，人类将能够用最小的代价对各大行星进行探索。在这个天文背景下，旅行者一号和旅行者二号应运而生了。

1977年夏秋交接之际，旅行者一号和旅行者二号这两兄弟背负着人类的希望，开始了一场不能回头也不会回头的旅行。

旅行者一号探测器先一步造访了木星和土星，由于太空环境实在复杂，在探索土卫六的时候，旅行者一号由于变轨失败，它提前终止了既定任务。于是，科学家们决定将错就错，展开一场前所未有的世纪大冒险，让旅行者一号直接朝太阳系以外飞去。

谁也没想到这一飞，旅行者一号就创造了历史，44年过去了，旅行者一号依旧在星际空间中以17千米/秒的速度飞行着。如此漫长的旅程，当初发明发射它的很多科学家都已经不在人世了，可它依旧在距离地球226亿千米以外的太空中飞行着。

如此漫长的距离，虽然我们还能和它保持联系，但是通信延迟已经十分明显了，从地球向旅行者一号发射一条指令，这条指令需要连续飞行20.5个小时才能被旅行者一号接收。而如果想要接收到旅行者一号的回音，则需要继续再等这么长的时间。

那么究竟是什么样的高科技技术，才能让飞行了44年，距离地球226亿千米的旅行者一号继续保持联系呢？

这主要是因为旅行者一号随身携带的“高频段通讯设备”，为了让无线电信号成功在旅行者一号和地球之间传输，旅行者一号使用的通信频率为8.42GHz的频段。从通信的角度来看，这个频段的干扰非常小，能最大程度地保证信道的畅通无阻。

为了接收对应的信号，旅行者一号身上安装了一个长达3.7米的高增益天线，在高精度陀螺仪的帮助下，这个天线始终对准着地球方向。当然，即使做到了这个地步，但是由于距离实在是太远，旅行者一号的信号在发回地球后，已经变得十分微弱了，为了成功还原这些信号，NASA在地球上建造了一个庞大的深空网络系统。

深空网络系统可以对旅行者一号传回的微弱信号进行放大。也就是说，在旅行者一号的通信功率仅仅只有20W的情况下，深空网络系统能够帮助人类放大并解析旅行者一号从星际空间发来的数据信号。

随着工作年限越来越长，旅行者一号随身携带的核衰变放射性电池也即将到达寿命的尽头，预计再过4年，旅行者一号将会彻底停止工作。也就是说到2025年的时候，旅行者一号井会因为失去电力彻底与地球失联。

当然，由于惯性的作用，与我们失联后的旅行者一号并不会停下来，它将会保持17千米/秒的速度继续向远方飞行，直到4万年后抵达最近的恒星系，成为一个真正孤独的旅行者。

内容来源：科学新视界