为什么不发射旅行者3号 200亿公里！旅行者2号持续43年未断信，它是如何与地球联系的？

在距离地球约200亿公里的星际空间/[/k0/】，美国台湾总局探测器旅行者2号/[/k0/】已经工作了43年，也是第二个离开太阳圈的人造物体。在这几十年里，旅行者2号在去年1月失败后仅保持了8个月的联系，也是唯一一个需要升级天线的地面收发器站。

相信很多人看到旅行者2号都会赞叹不已，但也许有些人脑子里闪过一个念头:旅行者2号距离地球约200亿公里，那里没有网络。它是如何接触地球的？飞了几十年，什么动力能坚持这么久？

“旅行者2号”，43年来从未断过信！

让我们想象一下，使用寿命最长的电子产品是什么？可能有人会觉得自己用了5年手机，家里的电视机开了10年，或者家里的冰箱开了20年。但是很少有人的家电可以用40年以上完全不用修？然而，旅行者2号自1977年发射以来，已经在广阔的Tai 空中独自运行了43年多。相信很多学生在它离开地球的时候就不应该出生了。与近年发射的探测器相比，旅行者2号可以说是“古董”。

根据NASA的数据，旅行者2号的原设计寿命预计为12年，但为什么40多年后仍在运行？是不是被外星人劫持了？其实答案很简单。美国的航天科技实力确实很优秀。

首先是核电。旅行者1号和旅行者2号探测器是由三个放射性同位素热发动机提供动力的，简单来说就是核电池，基本上可以使用几十年。事实上，探测器上的热马达已经大大超过了最初的设计寿命。乐观地说，旅行者2号将持续到2025年。即使2025年后不太可能收集到科学数据，现有数据也需要几年时间才能传回地球。

其次，旅行者2号的发射赶上了机会。20世纪70年代，美国宇航局发射了许多探测器，都是针对一个特定的星球。但旅行者2号不同，它的目标是拜访太阳系外的气体行星——木星、土星、天王星和海王星。

为了成功完成“四星任务”，需要依靠这四颗行星的特殊排列位置，让旅行者2号在每次访问一颗行星时，都能利用行星的引力达到“引力弹弓效应”，以最省油的方式帮助探测器飞向下一颗行星。而这样一个特殊的四星安排机会，每176年才会出现一次。

最后是一系列省电操作。探测器上的核电池每年减少4瓦。由于功率的不断降低，地面指挥中心的工程师们逐年停止了探测器上的一些功能，比如停止陀螺仪的运行，关闭科学仪器。2020年1月25日，旅行者2号未能校准自身在轴上旋转，引发“故障保护软件程序”，引发故障。因此，这两个系统以相对较高的功率运行，这过度消耗了它们的可用能量供应。

旅行者2号是如何向地球发送信息的？

NASA在设计航海家兄弟号时，为了与地球保持联系，航海家号探测器有一个直径3.7米的接收器，类似大锅，名字叫高增益天线。比如我们的“中国眼”是一个大锅饭的形状，所以设计是为了把信号集中在一个点上，方便接收。与此同时，探测器还携带一个精确的陀螺仪，以帮助其天线始终对准地球。

另一方面，如果我们想从地球上100亿公里长的探测器接收数据，我们必须提到NASA的deep 空网络。

NASA deep空网络的前身成立于1958年1月，隶属美国陆军的喷气推进实验室在尼日利亚、新加坡和加利福尼亚部署了便携式无线电跟踪站。NASA成立后交给NASA管理，60年代发展成了deep 空网络。

目前deep 空网络由三个天线站组成，分别位于美国金石、澳大利亚堪培拉和西班牙马德里。每个天线站由一系列天线阵列组成，单根天线的直径可达70米。简单来说就是太阳系的“WiFi”。

之所以要在世界各地布置三个天线站，是因为你能想到地球会自转，你就有多聪明。三个天线站之间的经度距离大约是120度，那么地球怎么转，会让探测器至少在三个天线站的视场内。据说deep 空网在日本隼鸟-2号探测器成功采样小行星“龙宫”中发挥了重要作用。

然而，在传输过程中，信号会随着距离的增加而衰减。例如，旅行者2号正在穿越距离地球约185亿公里的星际空间空，这意味着地球上的任何通信到达旅行者2号需要17个小时，返回地球又需要17个小时。所以旅行者2号采用了非常慢的通信速率，一次发送一个字节，所以1MB的照片用了将近半个月才传回来。再者，探测器上的发射机和数字调制系统都是老式的，不可能快。总比一堆乱码字符慢吧。

他们会去哪里？

其实当deep 空探测器耗尽能量与地球失去联系，并不代表他们的旅程结束了。在惯性的作用下，它们会继续沿着最终的轨道方向飞行。上世纪70年代，美国除了丢失多年的航海家探测器外，还发射了先锋10号和先锋11号，但有科学家推测，它们应该是离开了太阳系。