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旅行者号到底怎么把信号发送给地球上的

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2018/11/18

旅行者1号自从1977年发射升空至今已经40年,飞过190亿多公里的浩瀚星际空间,已经到了太阳系的边缘,即使是用来通信的电磁波也要走17个多小时,来回一次信息传输的时间都要超过34个小时,距离地球如此之遥远的地方,依然能够向地球发送回自身信号信息,这个即使在今天看来都是极其了不起的技术。

空间无线电传输

远距离深空通信,信号强度极其微弱,旅行者1号上面的无线电发射台的功劳只有23瓦,这个功率比我们出租车上面装的车载对讲电台还要小(最大发射功率一般是25瓦),但是通信距离却超乎我们的想象。在如此遥远的距离上,这么小的一个无线电信号传到地球信号强度可以想象有多么微弱,有用信号和无用的信号的信噪比会非常非常小,根据香农公式,信噪比和传输带宽之间是可以相互转化弥补的,即信噪比非常小,可以通过加大传输带宽来弥补,扩频通信的原因也正是为此,因此星际深空通信的无线电信号频率一般比较高,旅行者1号所用的无线电传输频率是8GHz的频率。

因为信号太弱,误码率会非常高,所以深空通信需要极其复杂冗余的信道编码,以实现检验,校对,纠错,往往需要在拥有的信息编码中,增加大量的纠错冗余编码,如果无法纠错就需要重传,所以传输效率会非常低,速率非常慢。

无线电雷达深空探索

高增益天线,旅行者1号上面安装有直径3.7米的高增益天线,这个天线大小在地面上看可能感觉不算太大,但是想想整个旅行者1号的大小只有815公斤,还不到1吨,比我们的私家车要轻太多,就可以想象这个天线占旅行者号的大小。而地面的接收天线则就更大,为了接收来自旅行者号发回来的微弱的无线电信号,NASA在地球上建设了巨大的接收天线阵列,接收天线直径达到70米,以提高天线的增益,提高接收灵敏度。

太阳系图片

压缩技术的应用,由于距离太远,传输速率太低,因此能传的信息就非常宝贵,在如此宝贵的资源中,将最有价值的传回就非常重要,通过高效的压缩算法,将原始数据进行大幅度压缩,例如所拍摄的数目照片,进行压缩后,传回地球,然后再解压,从而大幅度降低传输的数据量。

宇宙的星体假想图

可以想象一个要从190亿公里以外的距离,连光都要走17个小时的地方,通过一个发射功率只有23瓦的无线电台,加一个直径3.7米的天线,将信号传输回190亿公里之外的地球并解调出来,这真的是非常不可思议。

Tags:旅行者号,信号发送,无线电,香农定理  
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