无线电波是什么?它是如何遥控指挥遥远的人造天体?

如题所述

电磁波速度有限,如何及时操控地外仪器?

约38w km/s的速度在宇宙这么大的空间里根本不够传输信号,难道发射的远距离仪器(哈勃望远镜)只能自生自灭?就算能计算预测但也不能完全保证吧?

首先纠正一下这位朋友问题中的错误,没有38wkm/s速度的电磁波,也没有发射什么远距仪器(哈勃望远镜)只能自生自灭,而且说明中的最后一句难以理解。

我想,这位朋友的认知和语文水平实在不适合提出这种问题的,但我们这个平台就是这么宽容,既然如此问题都能够出来,并邀答,觉得还是有必要来说一下,以正视听。

我们这个世界最快的速度就是光速,电磁波本身的媒介是光子,依靠光子传播能量,因此速度和光一样,也是光速。

光速是指光在真空中直线传播的速度,准确值为299792458m/s,一般在天文尺度没必要这么精细,就取值每秒约30万千米。


哈勃望远镜是美国NASA1990年发射的一艘相当于太空天文台的望远镜,是世界天文史上最重要的科学仪器。

哈勃望远镜在太空工作了30个年头了,成功的弥补了地面观测的不足,发现了许多最远最深空视场的天体,解决了天文学家们许多基本问题,使人类对宇宙和天文物理有了更深刻的认识。

2019年5月,NASA发布了一张最新的宇宙照片~哈勃遗产场(HLF),这是迄今最完整最全面的宇宙图谱,是哈勃望远镜16年拍摄的7500张深度曝光星空照片合成的,其中包含了265000个星系,一些古老的星系已经有133亿岁高龄了。

这个望远镜的运行一直由NASA与ESA(欧洲航天局)合作共同管理,负责望远镜操控的是空间望远镜科学协会(STScI),这是一个由32所美国大学和7个国际会员组成的机构,这个机构负责取得操作数据,并将这些数据交给相关的天文学家们研究。

哈勃望远镜的制造发射和维护费用都非常大,迄今至少花费了数十亿美元,航天飞机都至少四次搭载宇航员前往轨道对哈勃望远镜进行维护和调校。


哈勃搭载的仪器有广域和行星照相机(WF/PC)、戈达德高解析摄谱仪(GHRS)、高速光度计(HSP)、暗天体照相机(FOC)、暗天体摄谱仪(FOS),这些仪器都非常高端精密。

比如三个精细导星感测器(FGS),在观测期间主要用于保持望远镜指向的准确性, 也能用于天体测量,测量的精确度达到0.0003弧秒;光度计每秒钟可以侦测100,000次,精确度至少可以达到2%;GHRS是被设计在紫外线波段使用的摄谱仪,达到90,000的光谱分辨率。

就在最近的2020年1月,一个国际天文学家团队,又利用哈勃望远镜发现了迄今最遥远最古老的信息群,这个被命名为EGS77的三重星系群诞生于宇宙大爆炸后6.8亿年。

这个发现说明早就嚷嚷着要退休的,准备让詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)接班的哈勃望远镜,宝刀未老,功夫依然炉火纯青着呢。

这台为人类立下汗马功劳的望远镜就在距离我们头顶575千米的上空,这对于光速或者电磁波来说只需0.0019秒的距离,怎么会是“远距离仪器,自生自灭“呢?

那么真的在远距离,电磁波就不能指挥和操控了吗?

也不是,只不过操控较为困难一点,需要提前操作而已。

人类迄今对最远的人造飞行器进程成功操控的典范就是旅行者1号。

旅行者1号是人类目前飞行得最远的无人飞船了,现在一些飞行数据还在NASA地面站的掌控中。


在NASA网站我们还可以看到不断跳动着的数字,显示着旅行者一号目前的飞行速度和距离,上图就是写这篇文章时的截图。

截图显示:截图时间为2020年1月23日19点51分,距离太阳221.5亿千米,相对运行速度每秒17千米;距离地球222.4亿千米,相对运行速度为每秒25.6千米。

跳动的数字说明这位人类派出最远的机器信使,依然在黑暗无垠的深空,孤独而忠实的前行着。

地面的科学人员在2017年11月28日,与这位人类派出的机器使者进行了最后一次互动,通过遥控,启动了旅行者1号上休眠了30多年的辅助发动机。

发出的启动指令经历了19个多小时的传输,被旅行者1号精准的接受并执行,又经过了同样的时间,将执行结果传输回来。

数据显示,旅行者1号已经精准执行了“主人”的指令,4个辅助发动机工作正常。

这是人类迄今最遥远的一次遥控指挥,这个电令走了200多亿公里。


它早就疲惫了,携带的两台同位素温差发动机,也就是所谓的核电池已将消耗殆尽,一些探测仪器在13年前就开始逐步关闭。

如2007年等离子系统运作停止;2008年行星无线电天文实验停止;2010年扫描平台和紫外线分光即观测停用;2015年数据磁带机运行停止;2016年回转仪工作停止等等。

实际上,现在它早已经失去了动力,完全依靠惯性飞行,人类也只能被动接受到它发出的一些飞行速度距离和位置等简单数据了。

2025年,旅行者1号电力将全部耗完,人类再也无法得到它的消息了,它将更孤独的漂流向远方。

但它依然会忠实的执行着信使任务,希望在遥远的未来能够遇到地外文明知音,通过身上携带的光盘向地外文明传达人类和太阳系、地球的信息。

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