本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。
旅行者1号于1977年发射升空。8月25日,旅行者1号飞越星际空间,成为首个离开太阳系的航天器。
旅行者1号将编码的信息传递给潜在的外星文明。太阳鞘是太阳系的最外层,旅行者1号已经把它探测到的许多有关太阳鞘的信息传递回地球了。但冲出太阳系不是旅行者1号最初的目标。
建造旅行者1号的目的是飞越外行星(木星、土星、天王星和海王星)并仔细研究它们,这是人类历史上首次近距离观测到它们。航天器完美地完成了任务,大大地推动行星科学地发展。它完成主要的任务后,就继续向更广阔的星际空间探索。
旅行者1号重达722公斤,由一个主总线、一个高增益天线、三个装有科学仪器和电源的吊杆以及另外两个吊杆组成。
主总线是旅行者的身体。它是一个直径1.8米的10面盒子,里面装有一些科学仪器、电子设备和一个用于火箭推进器的燃料箱。推进器是用来调整飞船在太空中的方向的。
高增益天线安装在主总线的顶部,直径3.7米,看起来像一个卫星天线。这种天线是旅行者号接收来自地球的指令并将收集到的数据发送回地球的方式。无论旅行者号宇宙飞船飞到哪里,高增益天线总是指向地球。
从主总线延伸出来的一个吊杆上装有旅行者号的放射性同位素热电电源。二氧化钚颗粒通过自然衰变释放热量。这些热量通过一系列热电偶转换成电能。虽然功率输出不是很强,但它为旅行者号上的电子设备和仪器提供了很长一段时间的电力。
另外两个吊杆装有一系列的仪器。这些包括:
磁强计宇宙射线探测器等离子体探测器光偏振计红外干涉仪光谱仪辐射仪紫外分光计低能带电粒子探测器等离子体波探测器截止到11月,旅行者1号距离地球大约217亿公里,这就意味着从航天器发出的无线电信号到达地球的时间要大约20个小时。而且,由于旅行者1号的通信功率就只有23瓦,再加上无线电强度会随着距离而衰减,当信号传到地球时,功率只剩最初的一百万亿亿分之一,仅有10^-22瓦。
由此可见两者之间的信号传输是多么困难,但是科学家也想出了对应的解决方案。旅行者1号使用高增益天线,同时安装有高精度陀螺仪,使无线电信号集中在地球方向。它通信的频率高达8GHz,在这个频段上几乎没有干扰,而且信噪比非常高。为了减小传输的数据,使用了图像压缩技术。此外,还使用纠错编码技术等,这里就不在一一阐述