无人空间探测器是如何在太空中导航的？

digitech

你可能已经知道，旅行者1号是在太空中走得最远的人造物体，由美国宇航局于1977年发射，于2012年穿越太阳顶，成为第一个进入星际介质的太空探测器。截至2017年10月6日，它已经运行了40年零1个月。1977年，另一艘太空探测器“旅行者2号”也发射升空，至今仍是唯一一艘访问过两颗冰巨星的宇宙飞船。

图解：在1977年8月20日，由泰坦三E运载火箭/半人马座火箭发射升空的旅行者2号。

图解：绘图显示旅行者2号针对其离太阳的距离的日心速度，说明利用木星，土星和天王星的重力协助，以加速飞船。为了观察海卫一(TRITON)，“旅行者2号”越过海王星北极导致增加在出黄道平面的速度和减少远离太阳的速度。

还有一些其他的太空探测器已经到达或即将到达太阳系的“边界”，这段距离正如你能想象到的遥远。太空探测器是机器的航天器，这意味着船上并没有人类。因此，这类太空探测器自然是由地面上受过训练的“太空”人员组成的专门单位来指导的。

太空中的旅行者1号

与远距离空间探测器的通信

正如前面所提到的，这些空间探测器一直在远离地球飞行，现在已距离地球数百万英里。即便如此，我们也能够通过无线电波与这些空间探测器通信，无线电波是一种电磁辐射，因此可以以光速传播。

也就是说，就像太阳的光需要8分钟到达地球一样，来自太空探测器的无线电信号也需要一定的时间。例如，截至今天，来自旅行者1号的信号大约需要20个小时才能到达地球！

图解：NASA喷气推进实验室前主任，爱德华·C·斯通，站在旅行者1号模型前

现在，我们知道空间探测器是由地球上的地面系统控制的，我们也知道，我们发送的信号几乎需要一天才能到达这些探测器。考虑到这一点，如果存在如此巨大的输入滞后，空间探测器是如何引导或校正的？

图解：从1号航海家发出的信号到达地球需要将近一天的时间

太空大部分是空的

电影和电视节目经常会让人觉得，宇宙飞船需要避开密集的小行星网络和其他危险的、拥挤的天体群，但事实上，大部分的太空都是空的。

太空探测器并不需要在相邻天体之间的紧密空间中航行，也从不与任何天体距离太近，避免受到天体引力的影响。

图解：先驱者H号空间探测器

太空探测器的路线是可预测的

天文学家和太空人员投入大量精力（数月甚至数年）来设计太空探测器大致的路程。因为他们知道我们太阳系许多天体的相对位置，所以他们使用大量的计算来确定太空探测器的路线，以及可能会遇到的意外。

天文学家准确地知道他们的太空探测器所遵循的路径，这样他们就可以提前预测探测器与其他物体的相遇。假设天文学家观察到一颗彗星正在接近他们的探测器。由于这种彗星和其他天体通常是在离探测器数千英里远的地方就被探测到了，所以地面人员有足够的时间来调整探测器的航向，保证探测器不会受到其他物体的影响飞行。

图解：NASA的工作人员在卡纳维拉尔角市的发射控制中心工作，有一个专门小组不断监控探测器的“健康状况”和路程。

这就是为什么20小时的输入延迟对于引导像旅行者1号和旅行者2号这样的太空探测器来说不是一个问题。然而，如果一个太空探测器确实遇到了一个突然出现在稀薄空气中的物体，那么输入延迟20小时肯定会引起关注！

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. sciabc-董美慧

如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处