一亿亿分之一瓦！旅行者号发回地球的信号如此微弱，如何接收到？

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截至2019年1月3日，NASA旅行者一号、二号探测器和地球的距离分别为217亿公里和180亿公里，单程通讯时间为20小时7分钟和16小时40分钟。两个探测器的无线电信号发射机功率为23瓦，传回地球的信号在跨越如此遥远的距离之后，已经衰减到10^-16（一亿亿分之一）瓦，比你手腕上的电子表功率还要低200亿倍！

相比之下，地球上的大型无线电台发射功率高达数万瓦，信号在几千公里之外就很难接收到，NASA是如何与旅行者兄弟保持通信联络的呢？

旅行者号使用高增益天线和地球上的超大天线进行点对点通信。探测器发射的微弱信号能否被顺利接收除了和发射功率大小有关外，主要取决于下面三个因素：

1. 地面接收天线是否足够灵敏（锅够不够大）

2. 接收天线和电波入射方向是否保持一致（大锅小锅能不能对齐）

3. 选择的通信频段是否干扰较少

旅行者搭载的卡塞格伦天线直径为3.7米，比我们通常见到的1至2米的卫星锅大得多，而地面接收天线尺寸更是惊人，直径最大的有70米！

提到这些“大锅”，就不得不讲讲美国太空探索的“国之重器”——深空网络（Deep Space Network）。它由分布在世界各地的三处通信设施组成，相互之间的经度间隔大约为120°，可以保证对NASA所有深空探测器实现7天24小时全覆盖。

位于加州戈德斯通的火星天线直径70米，相当于24层楼高，不算混凝土底座，仅天线本身就重达2970吨，相同尺寸的超大型天线在西班牙马德里和澳大利亚堪培拉附近还各有一个。数据显示，从1960年到1994年，深空网络在木星轨道距离（7.5亿公里）的通信能力提高了12个数量级。从阿波罗、水手、海盗，到先驱者、旅行者，众多探测器在这张“巨网”的精确引导下遨游太阳系，为科学家传回大量珍贵数据。

2018年，旅行者二号逐渐接近太阳日球层顶，由于位置和距离的关系，NASA堪培拉深空通信综合体的70米天线（DSS43）和澳大利亚联邦科学与工业研究组织的帕克斯射电望远镜是全世界仅有的两个能够和旅行者二号保持通信的设施，而探测器本身的数据存储功能失效，所有信息必须实时传回地球。两口“大锅”紧密配合，保证旅行者二号每天都有十几个小时处于可观测范围之内，终于捕捉到它进入星际空间的信号。

当然，从遥远太空传回地球的信号非常微弱，还需要放大增强才能被科学家“听到”。除此之外，旅行者还有16个推进器、高精度陀螺仪和姿态控制系统保证它的天线准确指向地球。

旅行者号的数据通过2.3 GHz和8.4 GHz频段发送给深空网络，这两个频段的干扰极少，信噪比极高。当需要给它发送控制指令时，深空网络就以2.1 GHz的频率发射数万瓦的大功率无线电波，保证旅行者的“小锅”能够接收到。

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daomei

信号发送需要多长时间呀

coloristy

我住农村的，我想买一个这样的锅用来看电视，请问我大概要准备多少钱？

moonlightplay

这么大的无线电脉冲信号发射出去就不拍暴露自己？别忘了黑暗森林法则

39ju

用了扩频通信，有用信号可以淹没在底噪中

liangji1273

第一，你的一亿亿分之之一瓦是怎么算出来的？第二，是一亿亿分之之一瓦，换算下来是-130dBm～这个数字对于射频和天线专业的人来说，还不算太小。

klkl01

我们现在可以发射探月卫星了，最近国民一直在欢呼雀跃，明年估计也能发泄旅行者号宇宙卫星

omkaecd

用我国的天眼去和它联系理论上行不行？

pianopp

什么时候实现量子通信

ranran188520

地面大锅发射数万瓦的信号，有过周围居民围堵要求拆除设备的现象吗?必竟有的小区连手机信号发射天线都容不下。