据外洋媒体报道，美国国家航空航天局（NASA）日前终于与好几个月杳无音信的“旅行者2号”重新建立了通讯。事情人员行使设在澳大利亚堪培拉的测控天线Deep Space Station 43（DSS-43）向“旅行者2号”发送了一系列指令。
这是自今年3月份以来，DSS-43首次向“旅行者2号”发送信息。随后，NASA讲述称，“旅行者2号”回复了一个“你好”，确认其已经收到新闻，并顺遂执行了指令。
一样平常而言，科学家若何掌控飞向深空的探测器？宇宙中有哪些因素会对无线电信号造成滋扰？未来是否另有其他测控方式？科技日报记者就此举行了相关采访。
传输无线电信号实现测控
“在地面上掌控深空探测器的方式，与掌控地球高轨道卫星和地月空间探测器的基本手艺方式是一样的。”中国科学院国家天文台研究员平劲松先容，一样平常接纳可以跟踪偏向的抛物面雷达在约定的无线电频段吸收来自卫星或探测器发回的数据信息和应答信息，并向卫星或探测器发送带有指令编码的无线电信号。
在NASA种种深空探测义务中，科学家使用位于西班牙、美国加利福尼亚和澳大利亚的深空测控网，发射上行指令，吸收下行通讯应答信息，丈量探测器的航行轨迹、状态等。
其中，位于澳大利亚的DSS-43测控天线建成于1972年，其直径达76米，是全球深空测控网中最大的无线电天线之一，可以在S波段（频段为2—4吉赫）下事情，与相匹配的遥远深空探测器举行通讯。
无线电有多个频段，科学家通常使用其中的S、X、Ka频段来构建深空探测器与地面的联络通道。由于地面雷达天线与探测器距离太远，相互发送的信号在路途中损失太大，在到达时信号会变得异常弱。
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平劲松示意，为了保障深空测控的连续性和通讯质量，科学家想了许多设施，如通常会大幅度增大雷达天线的发射功率，使用比地球卫星地面站面积大数千倍的抛物面天线聚焦辐射能量和吸收信号，接纳在极低温度环境中事情的吸收机来提高灵敏度，使用超高稳固性的原子钟获得长时间相频特性相当稳固的电磁波信号，实现与遥远深空探测器的通讯联络、测距测速测角，以及发射指令信号掌控探测器航行状态等。
无线电和激光通讯各有所长
1977年升空的“旅行者2号”航行了43年，和地球之间的距离已跨越180亿千米。想要对云云遥远的深空“使者”举行测控，现在只能借助无线电通讯手段。
平劲松先容，深空探测实验中用到的激光通讯手艺，其最远作用距离约1亿千米，而地面无线电通讯的作用距离预计最远可以到达230亿—260亿千米。若是接纳类似500米口径球面射电望远镜（FAST）的巨型装置或平方公里阵列射电望远镜（SKA）吸收信号，使用新型大功率雷达，同时卫星探测器使用更强的放射性同位素温差电源，无线电通讯作用距离或可到达1000亿千米。
远距离传输中，无线电信号一方面会自然衰减，同时还会受到大量存在于行星际空间的等离子体的滋扰。这些等离子体介质会对无线电信号发生吸收、散射、扭曲旋转、时间延迟等滋扰效应。
“通常，相同功率的发射雷达在S波段的作用距离要比X波段远得多、受行星际等离子体的影响比更低频的L、UHF通讯波段弱得多，因此，S波段几乎是最理想的测控深空探测器的通讯频段。”平劲松先容。
随着手艺的生长，X波段和Ka波段深空通讯能力也在稳步提升。在有较大探测数据下行需求时，对于太阳、火星、小行星带、木星、土星的探测而言，X波段辅助Ka波段的深空探测器对地通讯测控模式逐渐流行起来。
和无线电通讯相比，激光通讯只管传输距离有限，但其优势在于通讯容量带宽高，能知足对地通讯的超大容量需求。同时，激光测距的精度更高。以丈量地月距离为例，激光测距的精度为2—3厘米，微波测距精度则是20—30厘米，两者间相差一个数量级。
“在未来月球外面探测流动中，接纳激光和Ka波段无线电相结合的通讯、丈量、控制一体化模式，将能获得更好的测控效果。”平劲松展望道。
