信号强度只有最初的63万亿亿分之一，为什么旅行者1号还能保持通信

自1977年发射升空以来，旅行者1号已经离开地球，独自在太空中飞行了长达42年的时间。尽管这艘无人探测器目前远在219亿公里之外，它与地球的距离相当于日地距离的146倍，但它的飞行轨迹还在受到地球的监控。那么，美国宇航局（NASA）是如何监测并控制旅行者1号的呢？

旅行者1号相继造访了太阳系中两颗最大的行星——木星和土星，并顺便借助这两颗气态巨行星的引力弹弓效应进行加速。在结束了行星探测任务之后，旅行者1号在海王星轨道之外拍摄了太阳系全家福，其中包括旅行者1号所来的星球——地球。此后，达到太阳系逃逸速度的旅行者1号，真正踏上了飞向星际空间之旅。

NASA知道旅行者1号此行路途遥远，通信将会变得十分困难，所以NASA早有准备。旅行者1号背着一个直径达到3.7米的“大锅”，那是一个高增益抛物面天线，用于无线电信号的接收与发送。同时，旅行者1号还配备精度非常高的陀螺仪，使得天线能够对准地球。

在地球上，NASA在世界的三个地方部署了深空网络，其控制中心被称为“暗室（Dark Room）”。在“暗室”中，地面天线能够与旅行者1号进行沟通，接收它在太空深处传回来的极其微弱的信号。

为了保障通信顺畅，通信下行频率通常为2.3 GHz，甚至高达8.4 GHz。同时，它也能给旅行者1号上传指令，通信上行频率在2.1 GHz。在这种超高频下，通信噪音小，信噪比高。

旅行者1号信号发射机的功率仅略高于20 W，根据平方反比定律，旅行者1号发出的无线电波抵达地球时，辐射照度仅为4.17×10^-26 W/m^2。深空网络单个天线的最大直径为70米，所以最大单个天线所接收到的信号功率只有1.6×10^-22 W。也就是说，当地球上的天线接收到旅行者1号的无线电信号时，其强度只有最初发射时的63万亿亿分之一。

由于距离极为遥远，即便旅行者1号发出的无线电信号以光速传播，也要大约20小时才能抵达地球。但只要旅行者1号还有电力，这种微弱的通信就不会中断。据估计，旅行者1号携带的核动能可以让设备一直工作到2025年。在那之后，彻底失联的旅行者1号将会永远在星际空间中漫游下去。