原標(biāo)題：旅行者飛這么遠(yuǎn)，NASA用什么技術(shù)來監(jiān)控？放心，旅行者已經(jīng)在瞎飛

旅行者的飛行畫面就不可能啦，請(qǐng)不要認(rèn)為像好萊塢大片中控制無人機(jī)定點(diǎn)清除基地組織某個(gè)頭目那樣可以看到實(shí)時(shí)的畫面！能和旅行者保持的僅僅是幾個(gè)byte的聯(lián)系，一張圖片要發(fā)很久，而且延時(shí)也越來越久，到最近連最基本的聯(lián)系都無法繼續(xù)保持.....

一、旅行者用什么通信？

自從無線電通信方式發(fā)明以來，除了光纜能到達(dá)的超大容量數(shù)據(jù)通信以外，其他遠(yuǎn)距離超遠(yuǎn)距離通信已經(jīng)被無線電徹底替代，甚至你家里的無上網(wǎng)已經(jīng)替代了網(wǎng)線，和手機(jī)代替了座機(jī)，而跨越宇宙空間的，也只能通過無線電來通信

1、無線電通信

無線電通信原理理解起來并不難，將聲音、文字、數(shù)據(jù)或者圖像等信號(hào)調(diào)制在無線電波中，傳輸?shù)竭h(yuǎn)方，在通過解碼的方式還原，這就成了我們所熟悉的無線電通信！

上圖是中波中波廣播電臺(tái)使用的調(diào)制方式：調(diào)幅，設(shè)備簡單但抗干擾能力不強(qiáng)，除了調(diào)幅還有調(diào)頻等，當(dāng)然這些都是模擬通訊方式，而與之相對(duì)的則是抗干擾更強(qiáng)的數(shù)字通訊！

這個(gè)接收到的幅度只有2種，低電平和高電平，它抗干擾能力更強(qiáng)，而包含的信息量多少則和頻率有關(guān)，頻率越高每秒發(fā)送的信號(hào)低電平和高電平信號(hào)就越多，那么包含的信息量就越多，這表示帶寬就越大！

2、旅行者一號(hào)的通信頻率和帶寬是多少

旅行者通訊一2.3GHZ或者8.4GHZ的頻率在深空網(wǎng)絡(luò)通道18中傳輸數(shù)據(jù)，從地球向旅行者發(fā)送測控信號(hào)時(shí)使用的則是2.1GHZ。當(dāng)旅行者和地球之間無法通訊時(shí)，數(shù)據(jù)將被暫存在一個(gè)空間為64千字節(jié)的數(shù)字磁帶記錄器中！會(huì)在重新和地球建立聯(lián)系時(shí)候繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)！不過要提醒一下的是當(dāng)前旅行者和地球之間的通訊延時(shí)超過20個(gè)小時(shí)！

整個(gè)旅行者一號(hào)的結(jié)構(gòu)是圍繞它那面直徑為3.7M的巨大的天線展開的，因?yàn)槁眯姓咭惶?hào)的無線電通信的設(shè)計(jì)理念是跨越太陽系內(nèi)無線電通訊的極限！但由于距離遙遠(yuǎn)，為了保證信息準(zhǔn)確無誤，在信號(hào)傳輸過程中加入了大量的糾錯(cuò)技術(shù)，因此有效信息的傳輸速度非常低，甚至都不到1kb！也就是1024字節(jié)，現(xiàn)代高分辨率手機(jī)的一張照片最低大約為3-4MB，更大的有10MB，單反的RAW格式照片有30-50MB，1MB=1024×1024字節(jié)，假如要發(fā)送一張手機(jī)照片的話，需要1024×1024/86400×3=12.13629天×3=36.41天！

當(dāng)然旅行者也會(huì)使用壓縮技術(shù)，但因通訊條件原因，經(jīng)常會(huì)中斷，真的難以想象旅行者怎么把那些精彩絕倫的照片發(fā)回來的！

比如上圖是柯伊伯帶附近拍攝的地球照片，大量黑色的背景可以被壓縮，只是種花家實(shí)在找不到旅行者一號(hào)當(dāng)年的壓縮算法！不知道格式是不是JPEG哈.........不過肯定不是，因?yàn)镴PG團(tuán)隊(duì)都是1986年才創(chuàng)立的，1992年才發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)。

3、為旅行者通訊的的保障措施

NASA的DSN(深太空網(wǎng)絡(luò))是深空測控關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)，分別位于美國（加州）、西班牙（馬德里）和澳大利亞（堪培拉），為NASA的深空探測器提供通訊與下載數(shù)據(jù)服務(wù)，當(dāng)然也會(huì)在射電天文和雷達(dá)天文學(xué)相關(guān)觀測。

DSN節(jié)點(diǎn)分布與測控角度示意圖，在3萬千米以內(nèi)時(shí)會(huì)有部分死角，但只要超過此距離，它將必然位于某個(gè)節(jié)點(diǎn)的通訊范圍之內(nèi)！

旅行者的發(fā)射功率僅僅20W左右，無線電信號(hào)與距離的平方成反比，那么那么通過將近150天文單位的距離到達(dá)地球時(shí)信號(hào)強(qiáng)度僅為4.17×10^-26 W/m^2，上圖深空那個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最大的發(fā)射天線直徑達(dá)到了70M，最大的單一70M天線上獲得信號(hào)去強(qiáng)度為1.6×10^-22W，這個(gè)小數(shù)點(diǎn)后面有22個(gè)零的數(shù)字，種花家念不出來哈！

4、最后一次修正

2017年12月2日，旅行者1號(hào)的控制團(tuán)隊(duì)最后一次對(duì)它的姿態(tài)做出修正指令，保證旅行者的天線準(zhǔn)確指向地球，為此旅行者將增加數(shù)據(jù)傳輸約2-3年，未來電力不足將難以為繼，但這自這次調(diào)整以后，人類再也無能為力對(duì)它做出修正，它目前已經(jīng)在瞎飛！

二、有實(shí)時(shí)可以保持遠(yuǎn)距離甚至超遠(yuǎn)距離的通信嗎？

延時(shí)將近20小時(shí)，甚至1Kb都無法保持的通訊，你不得不佩服科學(xué)家的耐心，種花家在刷網(wǎng)頁時(shí)稍微延遲下就有點(diǎn)受不了，那么有沒有一種超高速度、超遠(yuǎn)距離的通訊方式嗎？

1、太陽系內(nèi)的中繼通信

新視野號(hào)的通訊方式雖然有所改善，但并沒有達(dá)到高速的程度，這是信號(hào)傳輸方式和衰減造成的，未來的解決方式是在小行星帶建立中繼通信，提高信噪比，增加傳輸速率！

UNICON星座就是這樣一種存在，將在小行星帶建立一個(gè)由激光相互連接的星座，對(duì)深空探測進(jìn)行中繼通訊支持，到那時(shí)應(yīng)該會(huì)有所改觀。但通訊延遲，似乎是一個(gè)無法解決的問題。

2、量子糾纏&加密通信

量子糾纏其實(shí)根本就無法用來通訊，因?yàn)檫@種疊加態(tài)會(huì)在被探測的同時(shí)坍縮，因此量子糾纏通訊是不可能的，而現(xiàn)代所謂的量子通訊都是加密通訊，而對(duì)于地球上，這種延時(shí)并不明顯，更重要的是加密需求，不可破解的量子加密通訊的誘惑力是致命的！

3、真正實(shí)時(shí)的通信

《星際之門-宇宙》中有一種通訊石，是一種無論相隔多遠(yuǎn)都可以實(shí)時(shí)通訊的一種方式，它來自超級(jí)文明，并不是地球上的產(chǎn)物！但現(xiàn)代人類并不擁有這樣的技術(shù)，我們無法從原理上來探知這種通訊方式！

而量子糾纏通訊則從原理上將我們的實(shí)時(shí)通訊道路封死了，因?yàn)閭鬟f信息無法超過光速！可能未來還有很長的路要走！

三、旅行者一號(hào)會(huì)去到哪里

旅行者一號(hào)是第一個(gè)飛出日球?qū)拥娜嗽祜w行物，它的飛行方向是蛇夫座附近！

旅行者一號(hào)并沒有朝著指定的恒星前進(jìn)，旅行者的目的就是飛出太陽系（簡單的說就是丟了），目標(biāo)當(dāng)時(shí)可能還沒想好哈！不過它大約會(huì)在4萬年后經(jīng)過蛇夫座AC+793888恒星附近（1.6光年處），請(qǐng)注意這顆恒星靠近太陽系方向的速度（119千米/秒）遠(yuǎn)超旅行者一號(hào)的速度（17.062千米/秒）