NASA一个错误指令,致200亿公里外的探测器失联,咋找回的信号?

钟铭聊科学 2023-08-06 00:09:10

美国与失联好几周的“旅行者二号”恢复通讯了!

事情是这样的,7月21日的时候,NASA一名地面控制人员,向旅行者二号发出了错误指令,导致旅行者2号指向地球的天线方向,偏离原来位置2度,可千万不要小看这2度,旅行者2号距离地球约200亿公里,2度的偏差属于“差之毫厘谬以千里”,直接导致了旅行者二号与地球失联。

地面与旅行者二号失联了,可就影响人类探测深空了,旅行者二号探测到的信息没法再发给地球了,地面控制人员也没法发射信号给旅行者二号,相当于这个探测器失控了,之后将会在太空中“流浪”。

没想到的是,美国竟然又和旅行者二号恢复通讯了,这个不得不佩服美国的深空网络,他们利用位于澳大利亚堪培拉的设施,向旅行者2号发出指令,这个操作属于“大喊大叫”引起对方注意,没想到信号竟然被旅行者二号捕捉到了,按照命令调整了自身方向,并让天线指向地球,才让它重新和地球恢复通讯。

这个操作确实非常幸运,但这也是因为旅行者二号天线偏转角度只有2°,如果偏转角度再多一点,就没办法了,只能等到它自动调整时后才能恢复通讯了。

虽然旅行者二号不是我国的探测器,但还是希望你能了解它一些,通过它,你才知道自己有多渺小。

“旅行者二号”:让人类知道了人类到底有多渺小

1977年8月20日,旅行者二号在肯尼迪航天中心发射升空,距今已经46年,应该比你的年龄都大。

探测了木星、土星之后,利用土星的引力,像打弹弓一样加速,继续探测了天王星和海王星,现在仍旧继续飞行,飞行了46年,距离地球已经200亿公里,是距离地球第二远的人造探测器,第一名旅行者一号距离地球240亿公里。

为什么说它的出现让人类见识到了自身的渺小呢?

首先,在旅行者二号之前,美国发射了旅行者一号,旅行者一号在飞离太阳系的过程中,地面控制人员让它给太阳系拍摄了一张“全家福”。

虽然旅行者一号还在太阳系中,但是它拍摄的“全家福”中,地球小的可怜,只有一个蓝色的小点,天文学家卡尔萨根将它称为“暗淡蓝点”,《流浪地球2》中,周喆直拿着这张照片说,我们人类所拥有的一切,都在这个暗淡蓝点上。

其次,旅行者二号的旅程,让我们知道我们像是被“囚禁”在太阳系。

旅行者二号在2018年12月20日飞离太阳风层,是第二个进入星际空间的探测器,也就是说,旅行者二号用了41年才飞离太阳系,而这仅仅是飞离太阳系而已,距离太阳系最近的星系比邻星还有4.2光年的距离,即便按照三体人的技术,也要400多年时间,也就是说按照人类的寿命来算,按照40年为一代人的话,至少需要10代人,10代人在飞船上出生,成长,结婚,生子,这个工程量非常大,目前人类根本无法完成,所以载人探测器根本没办法完成星际穿越,只能依靠无人探测器,旅行者二号和旅行者一号就是这样的探测器。

第三:旅行者二号让我们感觉到了宇宙的孤单。

旅行者二号在探测完太阳系各大行星之后,就开始朝着宇宙前进,能量主要是由核动力电池供应。

旅行者二号的主要目的,除了探测宇宙信息之外,还是在寻找地外生命。它携带了镀金的铜唱片,录制了90分钟的“地球声音”,里面记录着鸟声、风声、人类的谈话声音,27首世界名曲,美国总统卡特的贺词;背面记录了地球人类文明的照片,目的就是让外星智慧生物发现旅行者二号后,知道地球上同样存在生命,和地球联系。

目前来看,旅行者二号还没有找到外星智慧生物,它让我们知道,宇宙有多孤单。

旅行者二号怎么和地球发信息?

旅行者二号目前距离地球200亿公里,已经非常远,信号非常微弱,而且传递给地球需要18个小时左右。

旅行者二号的无线电发射台功率非常低,只有23瓦,功率非常低,但是通讯距离已经达到了200亿公里,如此遥远的距离,它的信号是怎么被地球接收呢?

首先,旅行者二号需要将天线始终正对着地球,地球上建立多个深空测控站,而且只建1个根本不行,因为地球是圆的,需要在世界各地建立多个深空测控站,这些深空测控站的选址还非常有讲究。

美国NASA深空网,在全球按照经度间隔120°分布的3个深空通讯综合设施组成,分别是:

美国加州戈尔德斯通

澳大利亚的堪培拉

西班牙的马德里

探测器发过来的信号,会被不同的深空测控站接收。因为探测器的信号太弱,直接传过来地球测控站接收不到。为了增强信号,旅行者二号有一根直径3.7米的高增益天线。

但是传到地球之后,信号还是非常弱,为了接收微弱的信号,地面测控站天线会非常大,直径可以达到70米以上,增加接收的灵敏度。

接收的信号误码率非常高,所以在传递信息的时候,会需要极其复杂冗余的信道编码,经过检验、校对、纠错之后,就得到了探测器传输过来的信息。

由于整个过程非常慢,效率非常低,能传递的信息有限,通常为了增加信息的传递,会将最有价值的信息压缩传递,地面接受之后再解压。

就这样,远在地球200亿公里之外的信息,才传递给地球。

但是,随着旅行者二号距离地球越来越远,信号在路上花费的越来越长,信号越来越弱,终究有一天,人类会与旅行者二号失去联系,而它也将会在能量耗尽之后,在太空中流浪,直到它被另一颗星球引力捕获。

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