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跟胖哥学物理旅行者1号如何与地球通信

(2018-12-23 12:39:43)
标签:

杂谈

分类: 生活中的物理
跟胖哥学物理旅行者1号如何与地球通信

         感谢悟空官方邀请,首先回答,旅行者1号与地球之间传递数据肯定是电磁波。但是具体到某一个探测器,电磁波传递里也采用很多技术。
        既然问题旅行者1号,我们先看看它基本情况。它是由美国宇航局研制的一艘无人外太阳系空间探测器。重815千克,于1977年9月5日发射,截止到2018年11月仍然正常运作。它曾到访过木星及土星,是提供了其卫星高解像清晰照片的第一艘航天器。它的主要任务在1979年经过木星系统、1980年经过土星系统之后,结束于1980年11月20日。它也是第一个提供了木星、土星以及其卫星详细照片的探测器。距今离地球最远的人造卫星。2012年8月25日,“旅行者1号”成为第一个穿越太阳圈并进入星际介质的宇宙飞船。截至2018年1月2日止,旅行者1号正处于离太阳211亿公里的距离。
       你肯定对旅行者1号飞离地球那么远,是如何传递数据的?
        其实,在理论上来讲无线电波在真空状态下是没有损耗的,即使太空有各种粒子或者其他一些不确定因素影响无线点的传播也是微乎其微的,也就是说只要有功率输出就能接收得到。
       不过,关键问题是旅行者1号是如何做到发射天线始终对准地球的,还有就是电池续航能力。旅行者1号和地球间的通讯,与其他探索飞船有着不一样的地方。1、旅行者1号上,有个精密的陀螺仪,始终对着地球;基于角动量守恒原理,该陀螺仪能保证旅行者1号在茫茫的深空中,不会遗失地球目标。2、旅行者1号飞船重815千克,天线直径就有3.7米,相比其他飞船的天线算大的。所以它发生电磁波强度也大,虽然在天空中有衰减,但是当时由于技术,它传输速率也低,这样也能保证解码成功性。
       对于旅行者1号续航能力,它与一般探测器不同电池配备的是核电池,因而即使在远离地球的地方也还能够发射信号,这样一来就让人类也能够接收到地球外的信息。最早的一个旅行者号是在1977年发射的,也是距离地球最远的一个人造探测器。旅行者号的奇异之处也在于它运用了三个同位素放射性元素的温度差作为发动机的马力,这样一来延续了电池的寿命
       还有一个技术问题,电磁波如何不被太空中一些暗物质吸收,这里用到前苏联发现的暗物质的表面力场共振原理,据说旅行者1号就采用这种方法。电磁波的能量之所以不减少的机理就是要能掌握到探测器到地球的这一段距离,是依靠何种暗物质去产生表面力场的持续放大,让信号得以成功的送到火星上,甚至送达前还能运用探测器的引力来增加信号强度无限倍,如此才有办法成功地将无线信号穿透入火星的大气层。至于把复杂的信号传送一亿公里后,再穿透入各个行星的大气层,精准的送到探测器的接收器上,一路上确保信号不受到损失。
      很遗憾的是2025年,旅行者1号自带的三块核电池将完全耗尽,与人类完全脱离联系,象一个飘流瓶,向深空飘去。
       但是它仍然是一个人类的孤胆英雄和平使者,它会朝着人类给它设定好的方向,带着人类用55种语言问候,还有歌声和婴儿啼哭,鸡鸣狗叫鸟语鹿鸣的光碟,4万年后它会在1.6光年的距离经过蛇夫座的AC+79 3888恒星,7万3千6百年的时间经过半人马座比邻星。
      2018年12月23日于宜昌尚书巷弄石斋
     

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