你不知道的“深空网络”

沈叶华

如果说现在互联网联系着全球地面上的各个角落，那么，就可以说“深空网络”联系着地面与太空的多个星球，将来还会联系到更深远的宇宙！

人类在地球上住了几千年才搞明白：我们的立足之地是个圆球。但是当代人只用了短短60年的时间，就对遥远星球的面目有了大概的认知：太阳系内行星的大小、形态、轨道以及它们所带的卫星，模型都做得出来;甚至对无边无际的宇宙也略知一二，如它的年龄，形成、发展，组成物质等。能够短时间内弄明白这些，是因为60年来，我们向太空发射了上百个航天器（包括轨道飞行器、着陆器、无人车等），去探索大行星、太阳、矮行星、小行星、彗星……

那么，如何将远离地球的航天器的探索成果传回地球？这就得依靠“深空网络”了，“深空网络”是当今世界最高精尖的太空通信设施。

“深空网络”是指在深空探索的航天器与地面通信的设施，为美国宇航局所有。何谓“深空”？地球同步轨道之外的太空。距离地球约3.5万千米处的轨道，称作地球同步轨道，在此轨道之外的所有美国航天器与地面的这宇航局联系，都得使用“深空网络”。

地面的宇航局跟在深空探索的航天器联络，与我们日常用手机通话一样——利用无线电波传送。因此，“深空网络”在地球上设有3个用于发送和接收无线电波的基站。它们分别位于美国、西班牙和澳大利亚，每個基站相距约1200经度。这样，地球24小时不停自转，总有至少一个基站面向航天器.与它对接、连线。

这3个基站的每一个都由数个天线（俗称“大锅”）组成：1个直径70米.3～4个直径34米。直径70米的堪比20层的高楼，“大锅”面积比足球场还大;直径34米的也不可小觑，其面积有900m^{2，比两个篮球场还大。}

为什么需要这么大的“锅”？因为只有“大锅”才能捕捉到微弱的信号。由于航天器运载能力限制，它驶向深空时所携带的发射设备非常精简，其发出的信号仅相当于一个普通发着光的灯泡，这“灯光”再穿越茫茫太空数百万甚至上十亿千米，到达地球时已是“气若游丝”。到底有多弱？其能量积累4万年才够点亮一个节日小彩灯。如果地面的天线不是足够强大、敏锐，怎能“嗅出”这“气若游丝”的信号，并捕捉住它？当地面的“钢铁巨锅”把它“逮”住，还须放大器把它扩大、扩大、再扩大，最后才能辨识出航天器发送的信号。

与此同时，当地面的天线向深空的航天器发送信号，它发出无比强劲的无线电波，务必穿透黑魃魃的深空，够得着天际那端的航天器。

通常，“深空网络”中每个天线（大锅）负责连线一个或数个航天器，接收信息或发送信息。但当航天器发出的信号特别弱时，它们能“团队协作”：同一地的或两地跨洲的多个大锅指向同一信号源，抓取其式微的信号，然后汇聚成一条较强的信号。地面天线与航天器之间的通信内容用“0”和“1”二进制数字编码、传递。

由于地球与其他星球相距遥远，从地球上发出的信号需要很长时间才能传送到航天器，例如，到火星需1 5分钟，到木星需50分钟，到冥王星需4.5小时……离地球越远所需时间越长。

现在，“深空网络”与30多个天各一方的航天器保持着联系。这些航天器肩负各种任务，有的在探测行星，有的在探测恒星，有的在探测宇宙X光……当中最远的航天器已飞出太阳系，但“深空网络”的触角仍能触及，接收它们传送回来的探测数据。在这30多个航天器中，除了美国自家的，还有欧洲、日本、印度等地的——“深空网络”还承担多国航天器的联络任务。

“深空网络”自1963年投入使用至今将近60年，为人类传递了无数的探索成果，比如，1968年人类首次登月的电视直播，以及著名的照片《小蓝点》。

日常管理“深空网络”的是美国宇航局下属的“喷气推进实验室”。这里的科学家每天向位于不同星球的数十个航天器发送指令：调整航线、开展勘测、采集样本等，同时收集它们传回的工作成果。看着他们在荧屏上指指点点，真正应了那句“运筹帷幄之中，决胜千里之外”！难怪他们自称自己的那点儿地盘是“宇宙的中心”。