'旅行者1號已飛到219億公里外，NASA如何監測到它？'

自1977年發射升空以來，旅行者1號已經離開地球，獨自在太空中飛行了長達42年的時間。儘管這艘無人探測器目前遠在219億公里之外，它與地球的距離相當於日地距離的146倍，但它的飛行軌跡還在受到地球的監控。那麼，美國宇航局（NASA）是如何監測並控制旅行者1號的呢？

旅行者1號相繼造訪了太陽系中兩顆最大的行星——木星和土星，並順便藉助這兩顆氣態巨行星的引力彈弓效應進行加速。在結束了行星探測任務之後，旅行者1號在海王星軌道之外拍攝了太陽系全家福，其中包括旅行者1號所來的星球——地球。此後，達到太陽系逃逸速度的旅行者1號，真正踏上了飛向星際空間之旅。

NASA知道旅行者1號此行路途遙遠，通信將會變得十分困難，所以NASA早有準備。旅行者1號揹著一個直徑達到3.7米的“大鍋”，那是一個高增益拋物面天線，用於無線電信號的接收與發送。同時，旅行者1號還配備精度非常高的陀螺儀，使得天線能夠對準地球。

在地球上，NASA在世界的三個地方部署了深空網絡，其控制中心被稱為“暗室（Dark Room）”。在“暗室”中，地面天線能夠與旅行者1號進行溝通，接收它在太空深處傳回來的極其微弱的信號。

為了保障通信順暢，通信下行頻率通常為2.3 GHz，甚至高達8.4 GHz。同時，它也能給旅行者1號上傳指令，通信上行頻率在2.1 GHz。在這種超高頻下，通信噪音小，信噪比高。

旅行者1號信號發射機的功率僅略高於20 W，根據平方反比定律，旅行者1號發出的無線電波抵達地球時，輻射照度僅為4.17×10^-26 W/m^2。深空網絡單個天線的最大直徑為70米，所以最大單個天線所接收到的信號功率只有1.6×10^-22 W。也就是說，當地球上的天線接收到旅行者1號的無線電信號時，其強度只有最初發射時的63萬億億分之一。

由於距離極為遙遠，即便旅行者1號發出的無線電信號以光速傳播，也要大約20小時才能抵達地球。但只要旅行者1號還有電力，這種微弱的通信就不會中斷。據估計，旅行者1號攜帶的核動能可以讓設備一直工作到2025年。在那之後，徹底失聯的旅行者1號將會永遠在星際空間中漫遊下去。