180亿公里!旅行者号如何实现向地球传输数据?

电子万花筒 2023-02-04 09:27
电子万花筒平台核心服务

 中国最活跃的射频微波天线雷达微信技术群

电子猎头:帮助电子工程师实现人生价值! 

电子元器件:价格比您现有供应商最少降低5%


美国国家航空航天局(NASA)在美国2018地球物理年会上宣布,通过比较旅行者2号上搭载的不同仪器传回的数据,经过41年的漫长飞行,旅行者2号已经通过了日球层的外部边缘,进入了星际空间,目前距离地球逾180亿公里

两艘旅行者探测器飞出日光层的方向

另外旅行者一号探测器于1977年9月5日发射,截止到2018年11月仍然正常运作。它曾到访过木星及土星,是提供了其卫星高解像清晰照片的第一艘航天器。旅行者一号作为人类历史上向外太空发射的第一个探测器,在人类的航空航天史上成为一座十分具有纪念意义的里程碑。

旅行者一号探测器全貌

那么问题来了!旅行者一号、二号距地球近200亿公里——靠什么传回地球信号?

在太空,信号不比地球。地球遍布着网络信号,一个信息就可以从北半球传到南半球。而太空中的信号想要抵达地球,传输系统就必须依靠科技硬实力。

想象一下,有时候我们在离市区稍远的地方都会发现手机没有信号,但是NASA的深空系统需要接收一个远在200亿公里之外,并且是由一台40年前建造的,功率和冰箱里小灯差不多的老化发射器发出的信号,这真的非常令人惊叹!

旅行者号概要图


据了解旅行者奇异之处也在于它运用了三个同位素放射性元素的温度差作为发动机的马力(核电池),来确保系统的电力供应。

为了使地球能收到远在一两百亿公里的旅行者一号信息,旅行者号拥有一个类似大锅的接收器,名称叫做高增益天线。该天线呈线拱形状,直径有3.7米,这一设计是为了把信号集中于一点,便于接收。天线的接收效率与传送距离成反比,距离地球越远,信号干扰也强,输送效率越低。关于这一点,美国天文学家提出了可以增大天线的直径长度或是把多个天线布局成天线阵去扩大信号的接收,以提高接收效率。旅行者号的通讯频率高达8GHz,这个频段上几乎没有任何干扰,也就是信噪比非常高。

但这个信号依然太弱小,于是NASA必须釆取非常多的技术手段来保证信号的接受和摇控。关于太空的探究,科学家总在不断地尝试与探究,只为寻找最佳方案。

遥远的太空中如何正确把信号传输回来……

第一 在理论上来讲无线电波在真空状态下是没有损耗的,即使太空有各种粒子或者其他一些不确定因素影响无线点的传播也是微乎其微的,也就是说只要有功率输出就能接收得到,功率大小只是解决接受的清楚和不清楚的问题,当然旅行者上面的发射机功率并不大只有十几瓦的样子比我们用的对讲机大些但远比不了车载电台或者基地电台,这倒不是因为它的功率放大级做不了那么大,只是因为没有必要做的那么大,就算星上发射功率一千瓦,回到地球还是这个屌样子,比二十几瓦好不到那里去,功率不做大还有一个最重要的原因就是星上的核电池不支持发射机的功耗,在没有太阳光的日子里,电能变得非常重要了,因为星上还有一个用电大户,那就是里面的空调系统,在零下二百多度的空间里没有空调的话里面的电子器件分分钟就玩完

第二 下行的信号很弱就得用增益超大的天线,就是我们平常说的大锅,几十米的直径一个,若干个还能组成天线阵列来增加系统的增益,在地面有的是空间和电力,可以把接收系统做的很牛逼,可以努力降低频率震荡的相位噪声,也可以利用低温来实现器件的低噪声,还能利用更低的温度在关键借点实现超导,用尽种种办法来降低系统的噪声,噪声下去了,信噪比就上来了。

第三 降低发信机发信的速率,很慢的一个字节一个字节发送,我们地球人有的是时间,磨刀不误砍柴功,速度慢些也比下来一大堆乱码要好得多,再说这发射机和数字调制系统还是几十年前的东东,你想快都快不了,星上的RAM读取时间也不会很快,调的快点容易死机。估计星上的内存应该是有坏的经过优化后凑合着用呢,转发器上面的功率放大系统应该也不止一套,估计也是在用备份得了。

而且它的信号发射功率,只有20多瓦,所以旅行者1号和地球间的通讯,与其他探索飞船有着不一样的地方。1、旅行者1号上,有个精密的陀螺仪,始终对着地球;基于角动量守恒原理,该陀螺仪能保证旅行者1号在茫茫的深空中,不会遗失地球目标。2、旅行者1号飞船重815千克,天线直径就有3.7米,相比其他飞船的天线算大的。

欢迎射频微波雷达通信工程师关注公众号

中国最纯粹的射频微波雷达通信工程师微信技术群,欢迎您的加入,来这里一起交流和讨论技术吧!进群记得备注方向和公司名称哦,我们将邀请您进细分群!

用手指按住就可以加入微信技术群哦!

电子万花筒平台自营:Xilinx ALTERA ADI TI ST NXP 镁光 三星 海力士内存芯片 等百余品牌的电子元器件,可接受BOM清单,缺料,冷门,停产,以及国外对华禁运器件业务!


欢迎大家有需求随时发型号清单,我们将在第一时间给您呈上最好的报价,微信(QQ同号):1051197468 也希望您把我们的微信推荐给采购同事,感谢对平台的支持与信任!


与我们合作,您的器件采购成本将相比原有供应商降低5%以上!!不信?那您就来试试吧!!欢迎来撩!!





电子万花筒 电子万花筒,每个电子工程师都在关注的综合型技术与行业服务平台!
评论
  • 故障现象 一辆2007款日产天籁车,搭载VQ23发动机(气缸编号如图1所示,点火顺序为1-2-3-4-5-6),累计行驶里程约为21万km。车主反映,该车起步加速时偶尔抖动,且行驶中加速无力。 图1 VQ23发动机的气缸编号 故障诊断接车后试车,发动机怠速运转平稳,但只要换挡起步,稍微踩下一点加速踏板,就能感觉到车身明显抖动。用故障检测仪检测,发动机控制模块(ECM)无故障代码存储,且无失火数据流。用虹科Pico汽车示波器测量气缸1点火信号(COP点火信号)和曲轴位置传感器信
    虹科Pico汽车示波器 2025-01-23 10:46 99浏览
  • 现在为止,我们已经完成了Purple Pi OH主板的串口调试和部分配件的连接,接下来,让我们趁热打铁,完成剩余配件的连接!注:配件连接前请断开主板所有供电,避免敏感电路损坏!1.1 耳机接口主板有一路OTMP 标准四节耳机座J6,具备进行音频输出及录音功能,接入耳机后声音将优先从耳机输出,如下图所示:1.21.2 相机接口MIPI CSI 接口如上图所示,支持OV5648 和OV8858 摄像头模组。接入摄像头模组后,使用系统相机软件打开相机拍照和录像,如下图所示:1.3 以太网接口主板有一路
    Industio_触觉智能 2025-01-20 11:04 207浏览
  • 临近春节,各方社交及应酬也变得多起来了,甚至一月份就排满了各式约见。有的是关系好的专业朋友的周末“恳谈会”,基本是关于2025年经济预判的话题,以及如何稳定工作等话题;但更多的预约是来自几个客户老板及副总裁们的见面,他们为今年的经济预判与企业发展焦虑而来。在聊天过程中,我发现今年的聊天有个很有意思的“点”,挺多人尤其关心我到底是怎么成长成现在的多领域风格的,还能掌握一些经济趋势的分析能力,到底学过哪些专业、在企业管过哪些具体事情?单单就这个一个月内,我就重复了数次“为什么”,再辅以我上次写的:《
    牛言喵语 2025-01-22 17:10 212浏览
  • 本文介绍瑞芯微开发板/主板Android配置APK默认开启性能模式方法,开启性能模式后,APK的CPU使用优先级会有所提高。触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。源码修改修改源码根目录下文件device/rockchip/rk3562/package_performance.xml并添加以下内容,注意"+"号为添加内容,"com.tencent.mm"为AP
    Industio_触觉智能 2025-01-17 14:09 218浏览
  •  万万没想到!科幻电影中的人形机器人,正在一步步走进我们人类的日常生活中来了。1月17日,乐聚将第100台全尺寸人形机器人交付北汽越野车,再次吹响了人形机器人疯狂进厂打工的号角。无独有尔,银河通用机器人作为一家成立不到两年时间的创业公司,在短短一年多时间内推出革命性的第一代产品Galbot G1,这是一款轮式、双臂、身体可折叠的人形机器人,得到了美团战投、经纬创投、IDG资本等众多投资方的认可。作为一家成立仅仅只有两年多时间的企业,智元机器人也把机器人从梦想带进了现实。2024年8月1
    刘旷 2025-01-21 11:15 752浏览
  • 飞凌嵌入式基于瑞芯微RK3562系列处理器打造的FET3562J-C全国产核心板,是一款专为工业自动化及消费类电子设备设计的产品,凭借其强大的功能和灵活性,自上市以来得到了各行业客户的广泛关注。本文将详细介绍如何启动并测试RK3562J处理器的MCU,通过实际操作步骤,帮助各位工程师朋友更好地了解这款芯片。1、RK3562J处理器概述RK3562J处理器采用了4*Cortex-A53@1.8GHz+Cortex-M0@200MHz架构。其中,4个Cortex-A53核心作为主要核心,负责处理复杂
    飞凌嵌入式 2025-01-24 11:21 100浏览
  • 数字隔离芯片是一种实现电气隔离功能的集成电路,在工业自动化、汽车电子、光伏储能与电力通信等领域的电气系统中发挥着至关重要的作用。其不仅可令高、低压系统之间相互独立,提高低压系统的抗干扰能力,同时还可确保高、低压系统之间的安全交互,使系统稳定工作,并避免操作者遭受来自高压系统的电击伤害。典型数字隔离芯片的简化原理图值得一提的是,数字隔离芯片历经多年发展,其应用范围已十分广泛,凡涉及到在高、低压系统之间进行信号传输的场景中基本都需要应用到此种芯片。那么,电气工程师在进行电路设计时到底该如何评估选择一
    华普微HOPERF 2025-01-20 16:50 139浏览
  • 书接上回:【2022年终总结】阳光总在风雨后,启航2023-面包板社区  https://mbb.eet-china.com/blog/468701-438244.html 总结2019,松山湖有个欧洲小镇-面包板社区  https://mbb.eet-china.com/blog/468701-413397.html        2025年该是总结下2024年的喜怒哀乐,有个好的开始,才能更好的面对2025年即将
    liweicheng 2025-01-24 23:18 52浏览
  • Ubuntu20.04默认情况下为root账号自动登录,本文介绍如何取消root账号自动登录,改为通过输入账号密码登录,使用触觉智能EVB3568鸿蒙开发板演示,搭载瑞芯微RK3568,四核A55处理器,主频2.0Ghz,1T算力NPU;支持OpenHarmony5.0及Linux、Android等操作系统,接口丰富,开发评估快人一步!添加新账号1、使用adduser命令来添加新用户,用户名以industio为例,系统会提示设置密码以及其他信息,您可以根据需要填写或跳过,命令如下:root@id
    Industio_触觉智能 2025-01-17 14:14 161浏览
  •  光伏及击穿,都可视之为 复合的逆过程,但是,复合、光伏与击穿,不单是进程的方向相反,偏置状态也不一样,复合的工况,是正偏,光伏是零偏,击穿与漂移则是反偏,光伏的能源是外来的,而击穿消耗的是结区自身和电源的能量,漂移的载流子是 客席载流子,须借外延层才能引入,客席载流子 不受反偏PN结的空乏区阻碍,能漂不能漂,只取决于反偏PN结是否处于外延层的「射程」范围,而穿通的成因,则是因耗尽层的过度扩张,致使跟 端子、外延层或其他空乏区 碰触,当耗尽层融通,耐压 (反向阻断能力) 即告彻底丧失,
    MrCU204 2025-01-17 11:30 220浏览
  •     IPC-2581是基于ODB++标准、结合PCB行业特点而指定的PCB加工文件规范。    IPC-2581旨在替代CAM350格式,成为PCB加工行业的新的工业规范。    有一些免费软件,可以查看(不可修改)IPC-2581数据文件。这些软件典型用途是工艺校核。    1. Vu2581        出品:Downstream     
    电子知识打边炉 2025-01-22 11:12 163浏览
  • 高速先生成员--黄刚这不马上就要过年了嘛,高速先生就不打算给大家上难度了,整一篇简单但很实用的文章给大伙瞧瞧好了。相信这个标题一出来,尤其对于PCB设计工程师来说,心就立马凉了半截。他们辛辛苦苦进行PCB的过孔设计,高速先生居然说设计多大的过孔他们不关心!另外估计这时候就跳出很多“挑刺”的粉丝了哈,因为翻看很多以往的文章,高速先生都表达了过孔孔径对高速性能的影响是很大的哦!咋滴,今天居然说孔径不关心了?别,别急哈,听高速先生在这篇文章中娓娓道来。首先还是要对各位设计工程师的设计表示肯定,毕竟像我
    一博科技 2025-01-21 16:17 172浏览
  • 嘿,咱来聊聊RISC-V MCU技术哈。 这RISC-V MCU技术呢,简单来说就是基于一个叫RISC-V的指令集架构做出的微控制器技术。RISC-V这个啊,2010年的时候,是加州大学伯克利分校的研究团队弄出来的,目的就是想搞个新的、开放的指令集架构,能跟上现代计算的需要。到了2015年,专门成立了个RISC-V基金会,让这个架构更标准,也更好地推广开了。这几年啊,这个RISC-V的生态系统发展得可快了,好多公司和机构都加入了RISC-V International,还推出了不少RISC-V
    丙丁先生 2025-01-21 12:10 854浏览
  • 2024年是很平淡的一年,能保住饭碗就是万幸了,公司业绩不好,跳槽又不敢跳,还有一个原因就是老板对我们这些员工还是很好的,碍于人情也不能在公司困难时去雪上加霜。在工作其间遇到的大问题没有,小问题还是有不少,这里就举一两个来说一下。第一个就是,先看下下面的这个封装,你能猜出它的引脚间距是多少吗?这种排线座比较常规的是0.6mm间距(即排线是0.3mm间距)的,而这个规格也是我们用得最多的,所以我们按惯性思维来看的话,就会认为这个座子就是0.6mm间距的,这样往往就不会去细看规格书了,所以这次的运气
    wuliangu 2025-01-21 00:15 401浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦