你不知道的“深空網絡”

沈葉華

如果說現在互聯網聯系著全球地面上的各個角落，那么，就可以說“深空網絡”聯系著地面與太空的多個星球，將來還會聯系到更深遠的宇宙！

人類在地球上住了幾千年才搞明白：我們的立足之地是個圓球。但是當代人只用了短短60年的時間，就對遙遠星球的面目有了大概的認知：太陽系內行星的大小、形態、軌道以及它們所帶的衛星，模型都做得出來;甚至對無邊無際的宇宙也略知一二，如它的年齡，形成、發展，組成物質等。能夠短時間內弄明白這些，是因為60年來，我們向太空發射了上百個航天器（包括軌道飛行器、著陸器、無人車等），去探索大行星、太陽、矮行星、小行星、彗星……

那么，如何將遠離地球的航天器的探索成果傳回地球？這就得依靠“深空網絡”了，“深空網絡”是當今世界最高精尖的太空通信設施。

“深空網絡”是指在深空探索的航天器與地面通信的設施，為美國宇航局所有。何謂“深空”？地球同步軌道之外的太空。距離地球約3.5萬千米處的軌道，稱作地球同步軌道，在此軌道之外的所有美國航天器與地面的這宇航局聯系，都得使用“深空網絡”。

地面的宇航局跟在深空探索的航天器聯絡，與我們日常用手機通話一樣——利用無線電波傳送。因此，“深空網絡”在地球上設有3個用于發送和接收無線電波的基站。它們分別位于美國、西班牙和澳大利亞，每個基站相距約1200經度。這樣，地球24小時不停自轉，總有至少一個基站面向航天器.與它對接、連線。

這3個基站的每一個都由數個天線（俗稱“大鍋”）組成：1個直徑70米.3～4個直徑34米。直徑70米的堪比20層的高樓，“大鍋”面積比足球場還大;直徑34米的也不可小覷，其面積有900m^{2，比兩個籃球場還大。}

為什么需要這么大的“鍋”？因為只有“大鍋”才能捕捉到微弱的信號。由于航天器運載能力限制，它駛向深空時所攜帶的發射設備非常精簡，其發出的信號僅相當于一個普通發著光的燈泡，這“燈光”再穿越茫茫太空數百萬甚至上十億千米，到達地球時已是“氣若游絲”。到底有多弱？其能量積累4萬年才夠點亮一個節日小彩燈。如果地面的天線不是足夠強大、敏銳，怎能“嗅出”這“氣若游絲”的信號，并捕捉住它？當地面的“鋼鐵巨鍋”把它“逮”住，還須放大器把它擴大、擴大、再擴大，最后才能辨識出航天器發送的信號。

與此同時，當地面的天線向深空的航天器發送信號，它發出無比強勁的無線電波，務必穿透黑魃魃的深空，夠得著天際那端的航天器。

通常，“深空網絡”中每個天線（大鍋）負責連線一個或數個航天器，接收信息或發送信息。但當航天器發出的信號特別弱時，它們能“團隊協作”：同一地的或兩地跨洲的多個大鍋指向同一信號源，抓取其式微的信號，然后匯聚成一條較強的信號。地面天線與航天器之間的通信內容用“0”和“1”二進制數字編碼、傳遞。

由于地球與其他星球相距遙遠，從地球上發出的信號需要很長時間才能傳送到航天器，例如，到火星需1 5分鐘，到木星需50分鐘，到冥王星需4.5小時……離地球越遠所需時間越長。

現在，“深空網絡”與30多個天各一方的航天器保持著聯系。這些航天器肩負各種任務，有的在探測行星，有的在探測恒星，有的在探測宇宙X光……當中最遠的航天器已飛出太陽系，但“深空網絡”的觸角仍能觸及，接收它們傳送回來的探測數據。在這30多個航天器中，除了美國自家的，還有歐洲、日本、印度等地的——“深空網絡”還承擔多國航天器的聯絡任務。

“深空網絡”自1963年投入使用至今將近60年，為人類傳遞了無數的探索成果，比如，1968年人類首次登月的電視直播，以及著名的照片《小藍點》。

日常管理“深空網絡”的是美國宇航局下屬的“噴氣推進實驗室”。這里的科學家每天向位于不同星球的數十個航天器發送指令：調整航線、開展勘測、采集樣本等，同時收集它們傳回的工作成果。看著他們在熒屏上指指點點，真正應了那句“運籌帷幄之中，決勝千里之外”！難怪他們自稱自己的那點兒地盤是“宇宙的中心”。