Wie sendet Voyager 1 Signale zur Erde?

Kommunikationssystem :

Das Funkkommunikationssystem von Voyager 1 wurde entwickelt, um während des extrem langen Fluges dieser Raumsonde bis an die Grenzen des Sonnensystems und darüber hinaus eingesetzt zu werden. Das Kommunikationssystem umfasst eine hochverstärkende Parabolantenne mit einem Durchmesser von 3,7 Metern zum Senden und Empfangen von Funkwellen über die drei Deep-Space-Network-Stationen auf der Erde. Diese modulierten Wellen werden im S-Band (etwa 13 cm Wellenlänge) und im X-Band (etwa 3,6 cm Wellenlänge) platziert, die eine Bitrate von bis zu 115,2 Kilobit pro Sekunde lieferten, als sich Voyager 1 in der Entfernung von Jupiter befand der Erde und viel weniger Kilobit pro Sekunde bei größeren Entfernungen.

Quelle: Wikipedia auf Voyager 1 - Kommunikationssystem

Die Voyager 1-Kommunikation wird auf der Erde vom Deep Space Network (DSN) empfangen:

Das Deep Space Network (DSN) der NASA arbeitet seit 1977 mit Voyager 1 und Voyager 2 zusammen und bietet tägliche Kommunikationsunterstützung für die beiden sehr weit entfernten Raumfahrzeuge. Die ausgezeichnete Partnerschaft setzt sich fort, während die Zwillingsraumsonde Voyager die Regionen unseres Universums in der Nähe des Gebiets erforscht, in dem der Sonnenwind auf die interstellaren Winde trifft – Gebiete, die noch nie zuvor von menschengemachten Objekten erforscht wurden.

Aufgrund der enormen Entfernungen und der daraus resultierenden schwachen Signale des Raumfahrzeugs sind die großen Antennen und die sehr empfindlichen Empfänger des DSN erforderlich, um die erforderlichen Kommunikationsfähigkeiten bereitzustellen. Das DSN ist das weltweit größte und sensibelste Kommunikationsnetzwerk für Raumfahrzeuge. Es besteht aus drei Deep-Space-Kommunikationskomplexen, die ungefähr 120 Längengrade voneinander entfernt auf der ganzen Welt liegen: in Goldstone, Kalifornien; in der Nähe von Madrid, Spanien; und in der Nähe von Canberra, Australien. Diese Platzierung ermöglicht eine kontinuierliche Kommunikation mit einem Raumfahrzeug.

Quelle: JPL Voyager – Deep Space Network

Kommunikationsverzögerung :

Funkkommunikation bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit, oder$299\ 792\ 458\ \frac{\text{m}}{\text{s}}$. Und eine Astronomische Einheit (AE) ist$149\ 597\ 871\ \text{km}$. Das Zitierte$125.01\ \text{AU}$ist die Entfernung, die Voyager 1 zurückgelegt hat, als sie durch unser Sonnensystem navigierte, und nicht die Entfernung von der Erde an diesem Datum, also müssen wir zuerst eine genaue Entfernung von der Erde finden und unsere Berechnungen über die benötigte Zeit durchführen seine Signale, um die Erde zu erreichen, nachdem wir diese Informationen gefunden haben.

JPL hat eine praktische Webseite mit der genauen aktuellen Entfernung der Voyager von der Erde . Es liefert auch die Berechnung, wie lange das Licht von der Sonne braucht, um es zu erreichen, aber das ist nicht genau das, was wir brauchen (wir wollen die Zeit, um die Erde mit Lichtgeschwindigkeit zu erreichen). Wir könnten unsere Berechnungen abkürzen, da die Sonne im Durchschnitt steht$1\ \text{AU}$von der Erde entfernt, aber das würde zu einer gewissen Fehlerspanne führen, da die Erde nicht unbedingt auf dem direkten Weg zwischen Voyager 1 und der Sonne liegt (sie könnte näher oder weiter entfernt sein, abhängig von der Jahreszeit und der Position der Erde in der Umlaufbahn um die Sonne).

Machen wir also unsere eigenen Berechnungen; Derzeit ist Voyager 1$124\ 56269764\ \text{AU}$, oder$18\ 634\ 314\ 372.96\ \text{km}$weg von der Erde. Geben Sie diese Zahlen und die Lichtgeschwindigkeit in unseren Rechner ein (Entfernung dividiert durch Lichtgeschwindigkeit, nachdem wir die Einheiten von Kilometern in Meter umgerechnet haben), erhalten wir die$62157.382\ \text{seconds}$oder 17 Stunden, 15 Minuten, 57 Sekunden und 382 Millisekunden, und jeden Tag ansteigend .