Cómo la Tierra se comunica con el Voyager I?

Question

Después de tomar básicos de señales y sistemas de clase y el aprendizaje sobre el dominio de la frecuencia, empecé a preguntarme:

¿Cómo diablos hacen los científicos todavía comunicarse con Voyager I y II??

 
¿Se envían/reciben señales en una frecuencia que es de otra manera inusualmente silenciosa? Si no, entonces ¿cómo enviar y recibir señales débiles de algo de 10 mil millones de millas de distancia, cuando la nave espacial tiene tan poca energía y donde parece prácticamente imposible para apuntar todo al 100% correctamente (ya que las cosas están tan distantes y moviéndose al mismo tiempo)?

(Yo no estaba seguro de qué etiqueta de esto, así que por favor volver a etiquetar como apropiado, gracias!)

Answer 1

Sabemos exactamente donde la nave espacial, y se sabe muy bien donde estamos. La distancia no agravar la exactitud de la aim problema, de hecho el más aparte el menor movimiento relativo, de modo objetivo se hace más fácil. El problema es la atenuación de la señal por la dispersión. es decir, al doble de la distancia, la señal va a ser un cuarto de la fuerza.

La solución, para Voyager, ha sido que nuestra tierra recievers y transmisores aumento en la precisión y la sensibilidad varias veces más rápido que el de la señal desde el Voyager se ha ido debilitando debido a la distancia. En efecto, si la fuente de alimentación habría durado, ya tenemos la capacidad de recibir una señal de una voyager de miles de veces la distancia. El más grande de su antena, la mayor que puede enfocar su vista. Una vez que nos metemos en torno a la construcción de la plaza de kilómetros de la matriz (2025) tendríamos capacidad para escuchar un similar de la señal de la luz varios años de intervalo.

Answer 2

Como siempre, una comunicación a través de la radiación electromagnética depende de ambos extremos. Ascendente desde la tierra se puede hacer con una gran cantidad de energía y grandes platos, por supuesto. Enlace descendente se limita a la potencia de la batería nuclear a bordo, pero tiene un lugar impresionante 2,7 metros de plato!. En la parte superior de que se utilice un bastante lenta velocidad de bits, creo que con una gran cantidad de redundancia. Todo esto es común en la tecnología de la información, cuando se trata con malas conexiones con la señal no muy por encima del ruido.
Información en la Wikipedia:

Uplink de comunicación es a través de banda S (16-bit/s tasa de comando), mientras que con una X transmisor de la banda proporciona el enlace descendente de telemetría en 160 bits/s normalmente y 1.4 kbit/s para la reproducción de alta frecuencia de ondas de plasma de datos. Todos los datos se transmitidos y recibidos en la nave espacial a través de 3,7 metros de alta ganancia de la antena.

Answer 3

La pregunta ya se ha respondido bastante bien, pero creo que una explicación más detallada de por qué el big antenas de ayudar a la pena ...

Las antenas tienen una propiedad llamada "ganancia", lo que significa que funcionan mejor en una dirección (o varias direcciones, dependiendo del tipo de antena) y menos en los demás, así que una antena de alta ganancia envía su señal en un preciso del haz, y un receptor de la antena de alta ganancia recibe mejor a partir de una dirección precisa y la mayoría ignora las señales de otras direcciones.

Así, la ganancia de una antena depende del tipo de antena es la relación de su tamaño a la longitud de onda de la señal. Lo que esto significa para nosotros es que si quieres una antena de alta ganancia ... tiene que ser grande comparado con la longitud de onda de la señal.

El tamaño de la antena de la sonda se fija, pero es bastante grande, así que tiene una alta ganancia ... envía su señal directamente a donde sabe que la Tierra es. En la Tierra, seguimos utilizando más y más grandes antenas para hablar con la sonda, por lo que obtener más y más ganancias, y una antena de alta ganancia correctamente orientado recoge más de la señal y menos ruido.

(Hay otros factores que intervienen, por supuesto, pero esto es por qué las grandes antenas de la materia.)

Tenga en cuenta que la mayor ganancia de la antena, la más importante es que es precisamente el objetivo. Pero cuando estamos hablando con sondas de esta manera, nos estamos apuntando la antena extremadamente precisa.

Pero para algo como el WiFi en tu casa ... antenas de alta ganancia tienden a ser una mala cosa en lugar de una cosa buena, porque significa que el rango es bueno (mejor que una menor ganancia de la antena) en la dirección dada(s), pero mal (peor que una menor ganancia de la antena) en otros.