对话远在天边的“旅行者2号”无线电技能有绝技

对话远在天边的“旅行者2号”无线电技能有绝技
对话远在天边的“旅行者2号”无线电技能有绝技  本报记者 唐 婷  据国外媒体报道,美国国家航空航天局(NASA)日前总算与好几个月石沉大海的“旅行者2号”从头建立了通讯。作业人员运用设在澳大利亚堪培拉的测控天线Deep Space Station 43(DSS-43)向“旅行者2号”发送了一系列指令。  这是自本年3月份以来,DSS-43初次向“旅行者2号”发送信息。随后,NASA陈述称,“旅行者2号”回复了一个“你好”,承认其现已收到音讯,并顺畅执行了指令。  一般来说,科学家怎么掌控飞向深空的勘探器?世界中有哪些因素会对无线电信号形成搅扰?未来是否还有其他测控方法?科技日报记者就此进行了相关采访。  传输无线电信号完成测控  “在地上上掌控深空勘探器的方法,与掌控地球高轨道卫星和地月空间勘探器的根本技能方法是相同的。”中国科学院国家天文台研究员平劲松介绍,一般选用能够盯梢方向的抛物面雷达在约好的无线电频段接纳来自卫星或勘探器发回的数据信息和应对信息,并向卫星或勘探器发送带有指令编码的无线电信号。  在NASA各种深空勘探使命中,科学家运用坐落西班牙、美国加利福尼亚和澳大利亚的深空测控网,发射上行指令,接纳下行通讯应对信息,丈量勘探器的飞翔轨道、状况等。  其间,坐落澳大利亚的DSS-43测控天线建成于1972年,其直径达76米,是全球深空测控网中最大的无线电天线之一,能够在S波段(频段为2—4吉赫)下作业,与相匹配的悠远深空勘探器进行通讯。  无线电有多个频段,科学家一般运用其间的S、X、Ka频段来构建深空勘探器与地上的联络通道。因为地上雷达天线与勘探器间隔太远,彼此发送的信号在路途中丢失太大,在抵达时信号会变得十分弱。  平劲松表明,为了保证深空测控的连续性和通讯质量,科学家想了许多方法,如一般会大幅度增大雷达天线的发射功率,运用比地球卫星地上站面积大数千倍的抛物面天线聚集辐射能量和接纳信号,选用在极低温度环境中作业的接纳机来进步灵敏度,运用超高安稳性的原子钟取得长期相频特性适当安稳的电磁波信号,完成与悠远深空勘探器的通讯联络、测距测速测角,以及发射指令信号掌控勘探器飞翔状况等。  无线电和激光通讯各有所长  1977年升空的“旅行者2号”航行了43年,和地球之间的间隔已超越180亿千米。想要对如此悠远的深空“使者”进行测控,现在只能凭借无线电通讯手法。  平劲松介绍,深空勘探试验中用到的激光通讯技能,其最远作用间隔约1亿千米,而地上无线电通讯的作用间隔估计最远能够到达230亿—260亿千米。假如选用相似500米口径球面射电望远镜(FAST)的巨型设备或平方公里阵列射电望远镜(SKA)接纳信号,运用新式大功率雷达,一起卫星勘探器运用更强的放射性同位素温差电源,无线电通讯作用间隔或可到达1000亿千米。  远间隔传输中,无线电信号一方面会自然衰减,一起还会遭到很多存在于行星际空间的等离子体的搅扰。这些等离子体介质会对无线电信号发生吸收、散射、歪曲旋转、时间延迟等搅扰效应。  “一般,相同功率的发射雷达在S波段的作用间隔要比X波段远得多、受行星际等离子体的影响比更低频的L、UHF通讯波段弱得多,因而,S波段几乎是最理想的测控深空勘探器的通讯频段。”平劲松介绍。  跟着技能的开展,X波段和Ka波段深空通讯才能也在稳步提高。在有较大勘探数据下行需求时,关于太阳、火星、小行星带、木星、土星的勘探而言,X波段辅佐Ka波段的深空勘探器对地通讯测控形式逐步流行起来。  和无线电通讯比较,激光通讯虽然传输间隔有限,但其优势在于通讯容量带宽高,能满意对地通讯的超大容量需求。一起,激光测距的精度更高。以丈量地月间隔为例,激光测距的精度为2—3厘米,微波测距精度则是20—30厘米,两者间相差一个数量级。  “在未来月球外表勘探活动中,选用激光和Ka波段无线电相结合的通讯、丈量、操控一体化形式,将能取得更好的测控作用。”平劲松展望道。