原標題：旅行者飛這麽(me) 遠，NASA用什麽(me) 技術來監控？放心，旅行者已經在瞎飛

旅行者的飛行畫麵就不可能啦，請不要認為(wei) 像好萊塢大片中控製無人機定點清除基地組織某個(ge) 頭目那樣可以看到實時的畫麵！能和旅行者保持的僅(jin) 僅(jin) 是幾個(ge) byte的聯係，一張圖片要發很久，而且延時也越來越久，到最近連最基本的聯係都無法繼續保持.....

一、旅行者用什麽(me) 通信？

自從(cong) 無線電通信方式發明以來，除了光纜能到達的超大容量數據通信以外，其他遠距離超遠距離通信已經被無線電徹底替代，甚至你家裏的無上網已經替代了網線，和手機代替了座機，而跨越宇宙空間的，也隻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並不難，將聲音、文字、數據或者圖像等信號調製在無線電波中，傳(chuan) 輸到遠方，在通過解碼的方式還原，這就成了我們(men) 所熟悉的無線電通信！

上圖是中波中波廣播電台使用的調製方式：調幅，設備簡單但抗幹擾能力不強，除了調幅還有調頻等，當然這些都是模擬通訊方式，而與(yu) 之相對的則是抗幹擾更強的數字通訊！

這個(ge) 接收到的幅度隻有2種，低電平和高電平，它抗幹擾能力更強，而包含的信息量多少則和頻率有關(guan) ，頻率越高每秒發送的信號低電平和高電平信號就越多，那麽(me) 包含的信息量就越多，這表示帶寬就越大！

2、旅行者一號的通信頻率和帶寬是多少

旅行者通訊一2.3GHZ或者8.4GHZ的頻率在深空網絡通道18中傳(chuan) 輸數據，從(cong) 地球向旅行者發送測控信號時使用的則是2.1GHZ。當旅行者和地球之間無法通訊時，數據將被暫存在一個(ge) 空間為(wei) 64千字節的數字磁帶記錄器中！會(hui) 在重新和地球建立聯係時候繼續傳(chuan) 送數據！不過要提醒一下的是當前旅行者和地球之間的通訊延時超過20個(ge) 小時！

整個(ge) 旅行者一號的結構是圍繞它那麵直徑為(wei) 3.7M的巨大的天線展開的，因為(wei) 旅行者一號的無線電通信的設計理念是跨越太陽係內(nei) 無線電通訊的極限！但由於(yu) 距離遙遠，為(wei) 了保證信息準確無誤，在信號傳(chuan) 輸過程中加入了大量的糾錯技術，因此有效信息的傳(chuan) 輸速度非常低，甚至都不到1kb！也就是1024字節，現代高分辨率手機的一張照片最低大約為(wei) 3-4MB，更大的有10MB，單反的RAW格式照片有30-50MB，1MB=1024×1024字節，假如要發送一張手機照片的話，需要1024×1024/86400×3=12.13629天×3=36.41天！

當然旅行者也會(hui) 使用壓縮技術，但因通訊條件原因，經常會(hui) 中斷，真的難以想象旅行者怎麽(me) 把那些精彩絕倫(lun) 的照片發回來的！

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，隻是種花家實在找不到旅行者一號當年的壓縮算法！不知道格式是不是JPEG哈.........不過肯定不是，因為(wei) JPG團隊都是1986年才創立的，1992年才發布標準。

3、為(wei) 旅行者通訊的的保障措施

NASA的DSN(深太空網絡)是深空測控關(guan) 鍵網絡，分別位於(yu) 美國（加州）、西班牙（馬德裏）和澳大利亞(ya) （堪培拉），為(wei) NASA的深空探測器提供通訊與(yu) 下載數據服務，當然也會(hui) 在射電天文和雷達天文學相關(guan) 觀測。

DSN節點分布與(yu) 測控角度示意圖，在3萬(wan) 千米以內(nei) 時會(hui) 有部分死角，但隻要超過此距離，它將必然位於(yu) 某個(ge) 節點的通訊範圍之內(nei) ！

旅行者的發射功率僅(jin) 僅(jin) 20W左右，無線電信號與(yu) 距離的平方成反比，那麽(me) 那麽(me) 通過將近150天文單位的距離到達地球時信號強度僅(jin) 為(wei) 4.17×10^-26 W/m^2，上圖深空那個(ge) 網絡中最大的發射天線直徑達到了70M，最大的單一70M天線上獲得信號去強度為(wei) 1.6×10^-22W，這個(ge) 小數點後麵有22個(ge) 零的數字，種花家念不出來哈！

4、最後一次修正

2017年12月2日，旅行者1號的控製團隊最後一次對它的姿態做出修正指令，保證旅行者的天線準確指向地球，為(wei) 此旅行者將增加數據傳(chuan) 輸約2-3年，未來電力不足將難以為(wei) 繼，但這自這次調整以後，人類再也無能為(wei) 力對它做出修正，它目前已經在瞎飛！

二、有實時可以保持遠距離甚至超遠距離的通信嗎？

延時將近20小時，甚至1Kb都無法保持的通訊，你不得不佩服科學家的耐心，種花家在刷網頁時稍微延遲下就有點受不了，那麽(me) 有沒有一種超高速度、超遠距離的通訊方式嗎？

1、太陽係內(nei) 的中繼通信

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

UNICON星座就是這樣一種存在，將在小行星帶建立一個(ge) 由激光相互連接的星座，對深空探測進行中繼通訊支持，到那時應該會(hui) 有所改觀。但通訊延遲，似乎是一個(ge) 無法解決(jue) 的問題。

2、量子糾纏&加密通信

量子糾纏其實根本就無法用來通訊，因為(wei) 這種疊加態會(hui) 在被探測的同時坍縮，因此量子糾纏通訊是不可能的，而現代所謂的量子通訊都是加密通訊，而對於(yu) 地球上，這種延時並不明顯，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、真正實時的通信

《星際之門-宇宙》中有一種通訊石，是一種無論相隔多遠都可以實時通訊的一種方式，它來自超級文明，並不是地球上的產(chan) 物！但現代人類並不擁有這樣的技術，我們(men) 無法從(cong) 原理上來探知這種通訊方式！

而量子糾纏通訊則從(cong) 原理上將我們(men) 的實時通訊道路封死了，因為(wei) 傳(chuan) 遞信息無法超過光速！可能未來還有很長的路要走！

三、旅行者一號會(hui) 去到哪裏

旅行者一號是第一個(ge) 飛出日球層的人造飛行物，它的飛行方向是蛇夫座附近！

旅行者一號並沒有朝著指定的恒星前進，旅行者的目的就是飛出太陽係（簡單的說就是丟(diu) 了），目標當時可能還沒想好哈！不過它大約會(hui) 在4萬(wan) 年後經過蛇夫座AC+793888恒星附近（1.6光年處），請注意這顆恒星靠近太陽係方向的速度（119千米/秒）遠超旅行者一號的速度（17.062千米/秒）