深空通讯：数据传输新时候泄漏 让“星际招呼”成试验

　　当地时刻8月4日，好意思国国度航空航天局(NASA)在网站上告示，其与位于地球约200亿公里的“旅行者2号”终于归附了通讯。此前，由于大地限度东谈主员发出古怪提醒，“旅行者2号”指向地球天线的场地偏离底本位置2度，导致其无法平素与地球进行通讯。

　　天线位置只是2度的偏差，为何就会导致“旅行者2号”与地球失联？“旅行者2号”又是若何与地球归附通讯的？哪些时候可兑现地球与深空探伤器间通讯？我国深空通讯时候获取了哪些发达？带着这些问题，记者采访了联系群众。

　　天线偏差1.3度就会失联

　　要解释这次“旅行者2号”失联的原因，最初要了解深空探伤器与地球的聚拢形状。“和其他所有的深空探伤器同样，‘旅行者2号’是借助无线电载波上的调制信息与大地进行通讯的。”中国科学院国度天文台、中国科学院大学考虑员平劲松暗示。

　　无线电载波是电磁波的一种。1865年，英国有名物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦从表面上解释了电场和磁场能互相治愈，且电场与磁场的互相作用能产生电磁波。在此基础上，德国物理学家海因里希·鲁谈夫·赫兹用实考据明了电磁波的存在，并发现电磁波传播的速率与光速交流。在实验中他还察觉到，只消有变化的电流畅过线圈，就能产生电磁波；而如若把这些带有变化电流的线圈瞄准一个场地，电磁波就会朝这个特定的场地放射出去。科学家们将这一表象背后的旨趣和无线电雷达时候相淹没，发展出无线电通讯、深空测控和雷达探伤等一系列时候。

　　平劲松先容，“旅行者2号”所使用的通讯形状便属于其中之一。它装备了一台直径达3.7米的抛物面高增益天线，这使它能在数百亿公里外利用电磁波中的S波段和X波段与地球上的巨型抛物面天线进行通讯。这是一种定向通讯形状，诚然它需要的能量较少，但在传递信息时能量会排布在一条线上，因此天线只消偏离很小的角度，通讯就会受到影响。

　　在200亿公里这个距离上，3.7米直径的高增益天线辐射电磁波的主瓣场地束半宽最大也独一不到1.3度。一朝稀疏这个角度，电磁波辐射功率就会大幅度裁汰，接收端便难以感知到信号。此前，由于大地限度东谈主员发出的古怪提醒，“旅行者2号”指向地球天线的场地偏离原来位置2度，这如故远超1.3度的法例，导致了“旅行者2号”的失联。

　　通过大功率全向通讯重建链接

　　然而，就在当地时刻8月1日，NASA的外洋天线网罗——“深空网罗”监测到了来自“旅行者2号”的微弱载波信号，这是探伤器发出的“我仍在平素运行”的基础通讯信号。2023年8月4日，为确保卫星端不错截获上行载波并解码遥控提醒，NASA使用“深空网罗”中功率最高的放射器向“旅行者2号”发送了“星际招呼”提醒，条件它对地定向并反映操作得胜的遥测信息。经接收信息、解码说明等设施，大地与失联近两周的“旅行者2号”从头缔造了链接。

　　“这种‘星际招呼’内容上是一种全向的通讯形状。”中国科学院上海天文台副考虑员简念川先容谈，在全向通讯模式下，卫星和大地的关系就近似于手机和基站，通讯的能量会迷漫到所有这个词太阳系空间，因此不管卫星处于什么景况齐能与大地进行通讯。但全向通讯模式需要的能量较多，是以平时大地科研东谈主员很少选择这种模式和卫星进行链接。

　　数据传输新时候不休泄漏

　　“旅行者2号”的失联，揭示出了无线电通讯时候的固有短处。如今，无线电通讯时候正不休升级，更结识、更高效的数据传输形状不休泄漏。

　　简念川先容，在早期，大部分探伤器齐和“旅行者2号”同样，是利用S波段或X波段与地球进行通讯的；面前，时候的跨越让东谈主们有了更多聘用。比如，面前科学家们正入辖下手考虑使用Ka波段与探伤器进行通讯。与X波段比较，这个波段的频率更高、信号传输距离更远、带宽更宽，是无线电通讯时候升级的一个紧要场地。

　　除了无线电通讯时候方面的冲破，诸如激光通讯和量子通讯等其他深空通讯时候也在不休拓荒中。

　　激光比电磁波的频率更高，因此比较于电磁波通讯，激光通讯的带宽更大，数据传输速率也更快。平劲松告诉记者，面前，好意思国工程师如故借助月球探伤器，得胜兑现了地月之间的激光通讯。异日，这种时候有望足下在1个天文单元距离的通讯上。

　　此外，激光通讯时候还不错与无线电时候进行一体化足下。2010年前后，好意思国“深空网罗”的工程师们就启动了对该时候的盘算、研发和初步测试。

　　除了这些传统的通讯形状，量子通讯是另一个较为非常的发展场地。简念川先容，量子通讯的上风在于守秘性较强，第三方无法截获妥协密通讯内容。我国放射环球首颗量子科学实验卫星“墨子号”，即是为了进行量子通讯方面的实验。旧年，我国科研东谈主员利用“墨子号”兑现了地球上相距1200公里两个大地站之间的量子态汉典传输。

　　我国已缔造自主网罗

　　“墨子号”获取的恶果，只是我国深空通讯时候跨越的一个缩影。自2003年神舟五号放射腾飞，我国深空通讯规模已走过了20年。在多量科研东谈主员的致力下，该规模表面考虑更加深切、时候技能不休跨越，如今，我国已在多个时候层面获取冲破。

　　在无线电通讯层面，我国已将斡旋S波段测控通讯、斡旋X波段测控通讯等时候足下到与回禄号火星车、玉兔二号月球车、抽象性太阳探伤卫星“夸父一号”等探伤器的通讯中。与此同期，我国面前也如故兑现了与“墨子号”等卫星的激光通讯。

　　“刻下，我国如故自主建成深空通讯网罗，它配备了大型无线电天线，可用于和远距离飞行器缔造通讯链接。频年来，我国如故开展了很多深空探伤方面的任务。信服在不久的将来，跟着深空站的完善和深空通讯时候的发展，我国的深空探伤行状将会更进一竿。”简念川说。