继上个月10日NASA旅行者探测器团队宣布旅行者2号已经飞出日光层以来。在太空中高速飞行四十余年后,旅行者1号和2号已经先后进入了星际空间。(日光层指太阳风粒子可以抵达的最远距离)
之所以在旅行者1号飞出日光层时没有发布这样的消息,实际上是因为旅行者一号的等离子体科学实验仪器(PLS)早已停止了工作,科学家无法得知太阳风粒子的变化情况,也就无法分析得出日光层到底在什么范围。幸运的是旅行者二号的PLS仍然在顽强的工作中,并在地球当地时间11月5日,监测到太阳风粒子速率开始急剧下降,同时宇宙射线速率明显增加,在宇宙射线子系统 低能带电粒子仪器和磁力计其它三部仪器的共同确认下,科学家明白从此刻起,旅行者二号已经越过太阳驻点,就此进入星际空间了。
NASA / JPL-加州理工学院/戈达德空间飞行中心制图
紫色为旅行者一号轨道,黄色为旅行者二号轨道
而当时旅行者2号已经距离地球大约180亿公里。信号从地球传递到旅行者二号上需要16.5个小时的时间。旅行者两兄弟是靠什么在百亿公里之外还能把信息发送回地球,今天就带大家一起探寻它们装了什么大宝贝。
旅行者的高增益卡塞洛伦天线反射器↓旅行者这样的深空探测器要想和人类始终保持稳定联系,不仅仅要靠自己,也要靠地面的深空测控网络,在上次介绍完全球最大深空测控网后,莱特湾发现网络上对旅行者探测器的天线设备介绍寥寥无几,今天我们就来填补这个空缺。
SXA(S/X波段天线,包括S/X高增益天线与S波段低增益天线)
熟悉旅行者探测器的朋友一定对它们身上的大锅异常熟悉,这口直径3.66米的大锅当然不是拿来装饰的,它是旅行者的高增益天线反射器,与地球联系的唯一纽带。看起来很大吧,其实它的发射功率比你的手机发射功率高不了多少,例如普遍使用的GSM手机900MHz频段最大发射功率为2W (33dBm),这部高增益天线是6.5-19W,在太空以光速传递16.5小时后,信号已经十分微弱,大约仅为10的十六次方分之一瓦。所以这不是如何要求旅行者信号多么强的问题,而是地球如何收到这么弱的信号的问题。不是科学家不想让旅行者的高增益天线发射功率更高,而是不得不省电,因为旅行者的核电池们的输出功率太小了,没错,旅行者这两枚星际探测器的功率还没你的电脑大,在出发时也仅仅为420瓦,而到了今天,随着核燃料的衰变,现在的功率已经在200瓦以下,所以各个仪器必须要省电!而能不能接收的问题就交给地面了。(关于深空测控网详见
S/X波段天线
高增益卡塞格伦天线在两个频率信道向地球发送数据。在8.4GHz的X波段信道传输科学和工程数据。X波段下行传输速率为每秒7.2Kbit。在2.3GHz的S波段,以每秒40个比特的速率传输航天器的健康和状态数据,S波段增益约为36 dBi; X波段增益约为48 dBi。高增益天线在S波段右旋圆极化,在X波段,它使用双极化。
SXA工作模式示意图
注意在高增益天线上还有一部低增益天线,它由右旋圆极化辐射器组成。其增益约为7 dBi。可用于紧急通信,不过在80年代后就已经停止使用,因为信道被占用了。幸运的是甚高频(X波段8.4 GHz)波段地面使用很少,所以旅行者微弱的信号不会淹没在手机,电视和GPS信号中。当无法与地球通信时,旅行者就会把数据存储在数字磁带录像机(DTR),它的容量为64K字节。
旅行者的光学成像系统
窄角摄像机结构
广角相机结构
旅行者携带的一部窄角摄像机和一部广角相机拍摄的图像二进制数据经这部高增益卡塞洛伦天线在X波段信道传送到地球后,我们才有幸一睹远在百亿公里之外的浩瀚宇宙。最后让我们一睹两位星空摄影大师的作品吧!
以下为旅行者1号和2号的摄影作品赏析↓1979年,旅行者1号和二号接近木星,拍摄照片33000余张
↓1980年土星摄影作品
↓1989年夏天,旅行者二号海王星摄影作品
↓旅行者一号眼中逐渐远去的太阳系
图片来自于NASA喷气推进实验室,版权归NASA/JPL所有,如有侵权请联系删除。
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