遠在216億公里外的旅行者1號如何把信號傳回地球？

於1977年離開地球的旅行者1號至今還是距離地球最遠的人造物體，它現在遠在216億公里之外，相當於地球和太陽距離的144倍。雖然旅行者1號無法利用太陽能供電，但其攜帶的核發電機一直工作至今，所以這個探測器還有電力與地球保持通信。不過，旅行者1號離地球非常遙遠，它是如何把信號傳送回地球上，而地球上的科學家又是如何把信號傳送給旅行者1號的呢？

旅行者1號和地球的通信基於無線電波，信號會以光速在空間中傳播。地球上想要接收到旅行者1號的有效信號非常困難，因為無線電信號的強度遵循距離的平方反比定律，這意味著信號經過長距離的傳播之後，其強度會大幅度減弱。

據估計，當旅行者1號發射的信號到達地球時，其強度只有發射時的100萬億億分之一。再加上旅行者1號的信號發射機的功率非常低，僅為20瓦左右，所以地球上所能接收到的信號極度微弱。

為了使得通信可以正常進行，在旅行者1號設計之初，科學家就特別對它的通信能力進行了增強。它的主體包含一個巨大的高增益天線，這是一個直徑可達3.7米的拋物面天線。同時，姿態控制系統使得天線可以一直對準地球。

在地球上，美國宇航局（NASA）還在全球三個地方建造了三座深空網路（DSN）測控站。有了強大的深空網路，科學家在地球上可以接收到旅行者1號傳回的無線電信號，也可以給旅行者1號發送指令。在2017年，NASA向旅行者1號發送指令，成功啟動了四個軌道修正推進器。

不過，旅行者1號把數據傳輸回地球的速率非常慢，每秒僅為160比特。而上行指令的速率更慢，只有下行速率的十分之一，即16比特/秒。

另外，由於距離非常遙遠，旅行者1號發射出的無線電波需要大約20小時才能傳播到地球上，反過來也是如此。再過幾年，耗盡電能的旅行者1號將會徹底失聯，它會作為人類無聲的信使不斷在星際空間中穿行。

未來將會飛出太陽系的旅行者1號攜帶著鍍金唱片，上面記載著人類和地球的信息，有些人對此表示擔憂。但這種擔心應該是多餘的，因為宇宙空間實在太大了，旅行者1號在宇宙中非常不起眼，它被宇宙中可能存在的外星文明發現的概率極低。

就算旅行者1號有威脅，但它的速度並不快，它還要經過上萬年的時間才會離開太陽系，所以人類在未來完全有能力把旅行者1號捕捉回來。但在大概率上，旅行者1號是不會回來了，它很有可能會像太陽以及其他恆星一樣，不斷環繞銀河系中心運動。

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