飛行近半個世紀，旅行者一號距地球約230億公里，如何保持通訊？

20世紀，人類經歷了兩次慘烈的世界大戰，以及冷戰的緊張氛圍，這些事件推動了軍事與太空技術的飛速進步。在這段人類航天事業的篇章中，兩艘無人探測器——旅行者號，自20世紀70年代發射至今已逾半世紀，它們不僅在持續運作，更在不斷挑戰人類的探索極限。

目前，旅行者1號已經遠離地球約230億公里，成爲人類最遙遠的探測器。值得注意的是，旅行者號並非直線前行，而是在其航程中經歷了多次軌道改變。於是，疑問浮現：科學家們是如何與如此遙遠的探測器保持聯繫，並操控其軌跡的呢？

探索旅行者號的“能量之源”

以旅行者1號爲例，它於1977年9月5日啓程，其初始目標是探索太陽系內的木星、土星及其衛星。到了1980年，旅行者1號完成了主要任務，帶回了關於木星、土星及其衛星的高清圖像。而到了1990年，它又拜訪了天王星與海王星，並在離地約64億公里處爲太陽系的行星拍下了全家福，其中地球僅佔0.12個像素點。

由於水星與太陽太過接近，火星亮度又不足，對這兩顆行星的拍攝未能實現。但其他行星均被納入鏡頭，由科學家們製作成太陽系的全家福。

旅行者1號之所以能遠行，並非依賴其初始的巨大速度，而是因爲它達到了第三宇宙速度，這一速度讓它得以擺脫太陽的引力束縛。

科學家們爲旅行者號配備了由鈈元素製成的三塊放射性同位素熱電機，這些電機成爲旅行者號的動力之源。此外，探測器還攜帶有太陽能電池板。

正是依靠放射性同位素熱電機和太陽能電池板，旅行者1號才得以爲其上的十餘種科研設備提供電力，包括通信系統。

在發射之後，旅行者1號利用了各行星的引力進行加速，這便是引力彈弓效應，讓其最終達到第三宇宙速度。再加上太空的空曠，幾乎是真空狀態，旅行者號沒有遭遇過多阻力，速度也未急劇下降，得以持續飛行。

解決了動力問題後，科學家們是如何與之保持通信和操控的呢？

揭秘通信之謎

要解答這一問題，我們需首先了解通信的基本原理：電磁波的傳遞。例如，我們之所以能看到物體，是因爲物體發出或反射的光進入眼睛，經由神經系統傳遞信號給大腦。而光，正是一種電磁波。

操控旅行者1號並與其通信，實際上是通過電磁波的往返傳遞。科學家們將聲音、文字、數據和圖像信號轉換爲無線電信號，發送給旅行者1號，探測器上的解碼程序解讀這些信號，並以同樣方式將信息反饋給地球。旅行者1號所使用的信號接收和發送設備，是直徑3.7米的拋物面高增益天線。

然而，當旅行者1號將信號傳回地球時，會面臨接收問題的挑戰。地球體積龐大，大氣對電磁波信號有干擾，加之地球自轉帶來的移動，增加了信號接收難度。

爲此，科學家們建立了深空探測通信網絡——美國的深空測控網。地球表面的三個深空網絡站，分別位於加州、馬德里和堪培拉，負責信號的發送和接收。此外，特定的無線電頻道也被用於通信，例如深空網絡站發射信號爲2.1 GHz，旅行者1號回傳信號則使用2.3 GHz或8.4 GHz。

旅行者1號的通信系統依賴於放射性同位素熱電機供電，儘管這些電機已經超出了最初的設計壽命，科學家們預估在2036年前，仍可爲探測器提供足夠的電力，維繫與地球的聯繫。但2036年後，電量將耗盡，屆時我們將與旅行者1號失去聯繫，而它將繼續飛行，朝着銀河中心進發。