旅行者2号距地球约200亿公里，43年从未断信，它如何与地球联系?
在距离地球大约200亿公里的星际空间里，美国太空总署(NASA)的“旅行者2号(Voyager 2)”探测器已工作了43年，也是第二个离开太阳圈(heliosphere)的人造物体(第一个是‘旅行者1号’)。而在这几十年里，旅行者2号只有在去年1月出现故障和地面唯一收发信号站需升级天线断联8个月外，都一直保存着联系。
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相信很多人看到此都会对“旅行者2号”心生赞叹，但或许有些人的脑海里闪过这样的问题:旅行者2号距离地球约200亿公里远，那里又没有网络，它是如何与地球联系的呢?飞了几十年，什么动力能坚持这么长时间?
43年从未断信的“旅行者2号”!
我们不妨设想一下，自己用过寿命最长的电子产品是什么?可能有人会想到自己曾5年用一个手机，家里的电视机放了10年，又或者家里的冰箱有20年了。但很少人家里的电器能一直使用超过40年而完全没有维修过的吧?然而，旅行者2号从1977年发射至今已独自在辽阔的太空运行了超过43年了，相信在它离开地球时，很多同学应该还没出生。对比近几年发射的探测器，旅行者2号可以说是“老古董”了。
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根据NASA资料显示，旅行者2号最初的设计寿命预期为12年，但为何40多年过去，它还在运行?是被外星人劫持了吗?其实答案很简单，美国的航天科技实力确实牛掰。
首先是核动力。旅行者1、2号探测器，都是以3块放射性同位素(钚)热电机作为动力来源，简单来说就是核电池，基本上能用好几十年。实际上，探测器上的热电机已大大超出了最初的设计寿命。乐观估计，旅行者2号能坚持到2025年。即使2025年之后不太可能收集科学数据，已有数据传回地球也要数年。
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其次是旅行者2号的发射赶上了机遇。在1970年代，NASA先后发射了一些探测器，都是以一颗特定星球作为目标。但旅行者2号不一样，它的目标是造访外太阳系的气体行星--木星、土星、天王星和海王星。
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要想顺利完成“四星任务”，必须要仰仗这四颗行星特殊的排列位置，让旅行者2号在每在造访一颗行星的同时，每次都能利用该行星的重力实现“引力弹弓效应”拉一把(即重力助推)，以帮助探测器可用最节省燃料的方式飞向下一颗行星。而如此特殊的四星排列机会，要每隔176年才会出现。
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【旅行者2号距地球约200亿公里，43年从未断信，它如何与地球联系?】最后就是一系列的省电操作。探测器上的核电池每年减少4瓦，由于电力的不断减少，地面指挥中心的工程师也在逐年停止了探测器上的一些功能，比如停止回转仪运作，关闭科学仪器等等。旅行者2号曾在2020年1月25日无法将自己校正回在轴心上旋转后，引发“故障保护软体程序”而造成了故障。结果使两个系统在相对高的功率下运转，过度耗费了其可使用的能量供应。
旅行者2号是如何给地球发信息的呢?
NASA在设计旅行者兄弟时，为了保持和地球联系，旅行者号探测器都拥有一个口径3.7米、类似大锅的接收器，名称叫做高增益天线。好比我们的“中国天眼”，都是一口大锅的形状，如此设计都是为了把信号集中于一点，便于接收。同时探测器上还携带了精密的陀螺仪，助其天线始终对准地球。
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话说回来，在地球要想接受百亿公里探测器传回的数据，不得不提NASA的深空网络(DSN)。
NASA的深空网的前身成立于1958年1月，由美陆军负责的喷气推进实验室(简称JPL)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。后在NASA成立后，移交给NASA管理，并在1960年代发展成深空网。
目前，深空网络由3个天线站组成，分别位于美国本土的金石(Goldstone)、澳大利亚的堪培拉(Canberra)和西班牙的马德里(Madrid)。每个天线站由一系列天线阵列组成，单个天线的直径可达70米。简单来说，就是太阳系的“WiFi”。
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之所以要在全球布置3个天线站，聪明如你肯定能想到地球会自转。而这3座天线站的经度间距大约是120度，如此一来，地球怎么转都会让探测器至少处于3个天线站的视野之内。据说日本隼鸟二号探测器之所以能成功从“龙宫”小行星采样回来，深空网起到了很大的作用。
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