人类是太阳系里的囚徒？

宇宙到底有多大？从古到今，无数的学者都在思考这个问题，但是由于技术的限制，人类一直以来都无法真正地去探求宇宙的边际。

自打现代科学发展以来，科学家对于宇宙的认识逐渐清晰，也发现宇宙远比我们想象中的大得多得多，而且宇宙很有可能是无限大的，与宇宙相比，太阳系在宇宙中几乎是可以忽略不计的存在；而地球相对于整个太阳系也同样是几乎可以忽略不计的存在，太阳系已经大到人类可能永远都无法突破的地步，似乎人类就是太阳系中的囚徒一样。

旅行者1号探测器

即便是如此，科学家也没有放弃探索宇宙。在上世纪70年代末期，人类的探测器旅行者一号和旅行者二号就携带大量的人类信息，向着宇宙深处飞去。旅行者1号已经在宇宙在飞行了43年，距离太阳超过了224亿公里，是日地平均距离的150倍，是距离我们最远的人造航天器。

在1990年12月14号这一天，旅行者1号在距离地球64亿公里的位置，朝着太阳系内的各个大型天体拍照，最终绘制成了一张太阳系的全家福。

在这张照片当中，地球的大小仅为0.12个像素点那么大，这张照片也被称为：暗淡蓝点。

但我们要知道的是，旅行者一号在此之前已经完成了它原定的各种任务，并且还按照科学家的计划的路线逐步远离我们，整个过程是十分精准的。那么问题就来了，科学家是如何操控旅行者1号的呢？又是如何和旅行者1号进行通信的呢？

日常生活中，我们要无线控制某些机器，依靠的是无线电通信。整个过程的原理大概就是把文字、声音、图像和数据等信号编码成统一的无线电波，然后传输出去。接收方通过解码把传输过来的信号进行还原，就可以得到相应的信息。

这个过程说起来简单，但是我们平时在操控无人机时，失控的事情屡见不鲜，而无人机飞的飞行高度和旅行者1号相比，完全是可以忽略不计的。所以，深空探索是不可能纯粹用民用的这套东西的。这需要在发射信号和接收信号的端口进行强化，能时刻保证有相应的通信设施是朝着旅行者一号的。

美国当时采用的是深空测控网络的解决方案，这套解决方案被称为美国国家航空航天局深太空网络（英语：Deep Space Network，简称DSN）。这个方案中包含了三个深空通信设施，分别位于美国、西班牙和澳大利亚，是以120度的间距围绕着地球。这样做的目的就是为了确保在地球在自转的时候，总是有一座通信设施是朝着旅行者1号的，也就不会错失旅行者1号的信号。多说一句，实际上，深空测控网络并不是独有的，目前中国、欧洲、俄罗斯和日本等国家和地球都有类似的通信网络。

深空测控网络解决的是地球上发射和接收信号的问题 ，旅行者1号也有很强大的通信系统。它的通信系统包括了一根直径3.7米的抛物面天线高增益天线，然后这根天线可以接收深空测控网络发来的信号以及向深空测控网络发送信号，无论是接收还是发送都选用特殊的频段。即便是出现意外导致旅行者1号无法直接和地球进行通信，它也有内置的记录器，可以把要发送的信息储存起来，等待可以发送时，再进行发送。

旅行者1号探测器的电池

解决了发送和接收信号的问题，实际上还存在着一个问题：旅行者1号的能源问题。如果没有电，那根本谈不上通信了。

要知道旅行者1号已经飞行了43年之久，如果用普通的能源驱动，那旅行者1号早就消耗完所有的能源了。那科学家又是如何解决这个问题的呢？

科学家给旅行者1号配备了三块钚-238放射性同位素电池，由于钚-238的半衰期是87.7年，这就可以确保对旅行者1号进行长时间的功能。原本预计这套电池组可以让旅行者1号运行到2025年。

除了电池外，旅行者1号还配备了太阳能电池板、这些都属于“开源”，科学家同时还设计了“节流”的方案，就是让旅行者1号利用各个行星的引力来给自己加速，这也被称为引力弹弓效应，可以大大缩减能量的消耗。

科学家后来经过测算发现，截止到2050年，旅行者1号还能剩56.5％的燃料，也就是说，旅行者1号的运转已经大大超过了当初设计的时长。

总结

正是基于这些设计，确保了旅行者1号可以长时间的运转，并且可以跟地球上的通信设施保持通信。但是，旅行者1号也仅仅是抵达了太阳系的日鞘，距离离开太阳系还遥遥无期，即便是保持现在这样的速度，至少也需要几万年才能离开太阳系。

出处：头条号 @钟铭聊科学