20世纪，人类历经了两次残酷的世界大战和冷战的紧张局势，这些重大事件极大地推动了军事与太空技术的发展。在这段辉煌的航天事业中，两艘无人探测器——旅行者号自20世纪70年代发射以来已经运行超过半个世纪，它们不仅持续工作，还在不断突破人类的探索极限。
目前，旅行者1号已经远离地球约230亿公里，成为人类历史上最遥远的探测器。值得注意的是，旅行者号并非直线前进，在其旅程中经历了多次轨道调整。于是，一个疑问随之产生：科学家们是如何与如此遥远的探测器保持联系并操控其轨迹的呢？
探索旅行者号的能量来源
以旅行者1号为例，它于1977年9月5日启程，最初目标是探索太阳系内的木星、土星及其卫星。到1980年，旅行者1号完成了主要任务，带回了关于木星、土星及其卫星的高清图像。到了1990年，它还拜访了天王星与海王星，并在离地约64亿公里处拍摄了一张太阳系全家福照片，其中地球仅占0.12个像素点。
由于水星距离太阳太近且火星亮度不足，未能成功拍摄这两颗行星。但其他行星都被纳入镜头，由科学家们制作成了一张完整的太阳系全家福。
旅行者1号之所以能远行，并非依赖其初始的巨大速度，而是因为它达到了第三宇宙速度，这一速度使其能够摆脱太阳引力的束缚。
科学家们为旅行者号配备了三块由钚元素制成的放射性同位素热电机，这些电机成为了旅行者号的动力之源。此外，探测器还携带有太阳能电池板。
正是依靠放射性同位素热电机和太阳能电池板，旅行者1号才能为其上的十余种科研设备提供电力，包括至关重要的通信系统。
发射后，旅行者1号利用各行星的引力进行加速，即所谓的引力弹弓效应，最终达到第三宇宙速度。再加上太空几乎处于真空状态，没有过多阻力，使得旅行者号的速度未急剧下降，得以持续飞行。
解决了动力问题之后，科学家们又是如何与之保持通信并进行操控呢？
揭秘通信之谜
要回答这个问题，我们首先需要了解通信的基本原理：电磁波的传递。例如，我们能看到物体是因为物体发出的光（一种电磁波）进入眼睛并通过神经系统传递给大脑。同样地，操控旅行者1号并与之通信也是通过电磁波来实现的。科学家们将声音、文字、数据和图像信号转换为无线电信号发送给旅行者1号，后者上的解码程序解读这些信号，并以相同方式反馈信息回地球。旅行者1号使用直径3.7米的抛物面高增益天线作为信号接收和发送设备。
然而，当旅行者1号将信号传回地球时会遇到接收挑战。地球体积庞大且大气对电磁波信号有干扰作用，加上地球自转带来的移动，增加了信号接收难度。
为此，科学家们建立了深空探测通信网络——美国的深空测控网。该网络包括位于加州、马德里和堪培拉的三个地面站，负责发送和接收信号。此外，特定频率也被用于通信，如深空网络站发射信号为2.1 GHz，而旅行者1号回传信号则使用2.3 GHz或8.4 GHz。
旅行者1号的通信系统依赖于放射性同位素热电机供电。尽管这些电机已超出最初设计寿命，但科学家们预计直到2036年前仍可为探测器提供足够电力维持与地球的联系。不过，一旦电量耗尽，我们将失去与旅行者1号的联系，而它将继续向银河中心进发。