距離地球242億公里，旅行者1號飛了46年，為什么還能和地球通訊？

旅行者1號（Voyager 1）是迄今為止飛得最遠的探測器，該探測器于1977年9月5日發射升空，在接下來的時間里，它連續利用了木星、土星等巨行星的引力助推，進而獲得了足以擺脫太陽引力束縛的速度，在此之后，它就一直在向宇宙深空前進，如果不出意外的話，在遙遠的未來，它就可以飛出太陽系。

就目前的情況來看，旅行者1號已經飛了46年的時間，它當前的位置距離地球大約242億公里，這大概相當于日地平均距離的162倍，對于我們人類來講，這樣的距離可以說是非常遙遠了。令人驚訝的是，這個探測器仍然與地球保持著聯系，那么問題就來了，在這么遠的位置上，它為什么還能和地球通訊呢？

是使用了什么“黑科技”嗎？其實并不是。實際上，旅行者1號使用的其實就是常見的無線電通訊技術，它的通訊系統包括調制解調器、編碼器、解碼器、數據處理器以及發射、接收裝置，為了盡量增加有效通訊距離以及保證無線電信號傳輸的成功率，它配備一個直徑高達3.7米的高增益天線，并使用了無線電干擾很小的8GHz發射頻段。

旅行者1號的導航系統主要由慣性測量單元（IMU）、恒星追蹤器（star sensor）和飛行數據子系統（FDS）組成。

其中慣性測量單元配有高精度的陀螺儀和加速度計，可以實時感知旅行者1號的姿態和加速度，恒星追蹤器可以通過觀測一些位置和亮度相對固定的恒星，進而確定旅行者1號的方向，飛行數據子系統則可以根據前兩者的數據來控制旅行者1號的姿態，進而保證高增益天線在與地球通訊時一直對準地球。

盡管旅行者1號采用了當時最先進的無線電通訊設備，但它發射的無線電信號的強度卻是有限的，隨著與地球距離的不斷增加，它發射的信號也會變得越來越微弱，就目前的情況來看，當旅行者1號發出的信號經過242億公里的傳播抵達地球時，其強度已經低至大約500萬億億分1瓦。

如此微弱的無線電信號是用什么接收的呢？答案就是“深空網絡”（Deep Space Network, 簡稱DSN）。

“深空網絡”是由NASA建立的全球性太空通訊地面站網絡系統，它主要用于與遠離地球的太空探測器進行通訊和數據傳輸，該系統由三個站點組成，它們分別是位于美國加利福尼亞州的“戈爾德斯通深空站”（Goldstone View）、位于西班牙馬德里附近的“馬德里深空站”（Madrid View）、位于澳大利亞堪培拉附近的“堪培拉深空站”（Canberra View）。

這三個站點在地球上的位置大約相隔120度（經度），這樣就可以保證在地球自轉的過程中，總有一個站點可以與太空探測器保持聯系，它們都配備了多個大型拋物面天線（其中最大的直徑可達70米左右），可以接收極為微弱的無線電信號，也能夠向宇宙深空發射功率超過1萬瓦的無線電信號，這樣就可以確保那些遙遠的太空探測器可以接收到，其中當然也包括旅行者1號。

正是有了“深空網絡”的支持，旅行者1號才能在距離地球242億公里的位置上和地球通訊，當然了，這樣的情況也只是暫時，可以想象的是，隨著時間的流逝，旅行者1號與地球的距離還會不斷增加，其發出的無線電信號也會繼續減弱，在這樣的情況下，它遲早會與地球失聯。

另一方面來講，旅行者1號的能源也是有限的，它使用的是3塊“核電池”，其原理是利用钚238的自然衰變產生的熱量，通過熱電效應產生電能。根據NASA的估算，在2025年的時候，旅行者1號的能源就會消耗殆盡，在此之后，它就會永遠地與地球失去聯系，從此孤單地在茫茫的宇宙空間中漂泊。

值得一提的是，旅行者1號還攜帶了一張銅質鍍金激光唱片，上面記錄著很多有關地球的信息，從理論來講，這些信息可以保存上億年的時間，或許在很久很久之后，有一個外星文明會發現它，進而知道我們人類文明的存在。