旅行者1号飞行40年,地面如何控制远在209亿千米外的探测器?

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目前,太空中距离最远的人造物体是旅行者1号,美国宇航局1977年发射,2012年越过太阳风层顶部,成为历史上第一个进入星际介质的太空探测器。到目前为止,旅行者1号已经在太空飞行了40年,距离我们大约140个天文单位(209亿公里,19光时)。另一个太空探测器“旅行者2号”于1977年发射升空,至今仍是唯一一个造访天王星和海王星这两颗冰巨星的探测器。

还有其他空间探测器已经或即将到达太阳系的“边界”,这是一个非常长的距离。既然目前发射的深空探测器都是无人驾驶的,他们怎么知道在太空中飞行的位置呢?我们怎样才能避免撞到其他天体呢?

与远程空间探测器通信

如前所述,这些深空探测器一直远离地球,现在它们离我们非常远。即便如此,我们还是可以通过无线电波与这些太空探测器进行通信。无线电波是一种电磁辐射,它的传播速度是光速。即使以光速,信号从“旅行者1号”到达地球也需要19个小时,将近一天的时间。同样,地面的深空网络向“旅行者1号”发送信号也需要19个小时。既然深空通信存在如此巨大的输入延迟,空间探测器如何导航?

空间几乎是空的

虽然有大量的小天体在太空中游荡,但与浩瀚的太空相比,却是微不足道的,太空基本上是空的。空间探测器不太可能穿过密集的小物体,也不受这些物体重力的影响。

太空探测器的飞行轨迹是可预测的

在发射探测器之前,科学家们投入了大量精力(数月甚至数年)来设计太空探测器的飞行轨迹。由于已知大天体在太阳系中的相对位置,可以通过精确计算确定空间探测器的飞行轨迹,使其在飞行过程中几乎不会遇到任何事故。因为科学家们确切地知道太空探测器将飞到哪里,他们可以提前预测探测器未来将遇到哪些物体。

一些未知物体会在探测器几千公里外被探测到,因此地面人员有足够的时间调整探测器的航向。因此,即使信号延迟19小时,地面的深空网络仍能引导旅行者1号在太空飞行。当然,如果“旅行者1号”突然遭遇意外,地面人员会因为信号延迟而束手无策。

转载自:火星1号

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