旅行者一号怎么传回照片?

时间:2021-06-27 09:00:34   作者:
旅行者一号怎么传回照片

旅行者一号怎么传回照片?这张照片显示了旅行者号的相机平台,它被安装在旅行者号飞船上三个吊杆之一的末端。我们通常认为的相机是左边较小的开口。窄角相机位于三个开口的中间,黑点覆盖了结构中的次镜。广角相机在底部有阴影顶部的管是单像素光偏振器传感器。右边的大件物品是红外摄像机。最右边的小方形开口是紫外线光谱仪(UVS)。

红外摄像机使用128x128 Vidicon传感器,广角和窄角摄像机使用1024x1024 Vidicon传感器。在这1024个“像素”中,一个800x800的活跃区域实际上用于捕捉图像。这些是黑白传感器,不会产生颜色。相反,每个摄像头都有一组颜色过滤器,只能允许一定带宽的带宽同时通过。因此,每当他们想要得到行星或月球或其他任何东西的彩色图像时,他们实际上会通过相机进行至少三次曝光,然后使用摄影技术回到地球,将它们组合成彩色图像。

每一幅800x800的图像都以256度灰度进行采样,这意味着每像素8位。因此,一张黑白图像代表了5120,000比特的数据。使用多个过滤器拍摄的彩色图像将相当于n倍的数据,其中n是使用过滤器的数量。通常情况下,我们认为旅行者号上的彩色照片是通过红色、绿色和清晰的滤镜拍摄的,然后在暗室合成成彩色图像。

每台相机都有一个带有8个滤镜槽的滤镜轮。窄角相机有6个彩色滤光片和两个透明滤光片。广角相机有1个透明滤光片和7个彩色滤光片。

现在你知道了这些照片是由什么组成的,我们可以看到它们是如何从相机到达地球的。

旅行者号探测器能够每天服用1800图片,但是不能传输接近实时的数据量,所以每个旅行者探测器有一个音乐专辑的数字录音机(DTR)实时存储数据,然后可以再上发条,再用来玩。每张照片上都标上了名字,表示它们所处的日期和正在经过的行星,这就是为什么用来制作这张土卫四彩色照片的照片被编号为0272S1、0274S1和0276S1。

这样操作员就可以知道哪些图像应该重播给地球。并不是所有的照片都是每天拍摄的,也不是所有的照片都被发回。

所有的图片都是用旅行者号飞船上的高增益天线发回的,这是一个大的,3.7米的无线电天线它一直(现在仍然)直接对着地球。

用这个天线,有四个发射器可以用。其中最快的是7200bps(比特/秒)发射器,用于从磁带中播放图像。其他三个发射器分别是:
 
  • 1、可从等离子体场实验、粒子碰撞探测器、等离子体波实验和紫外光谱仪获得全部数据。此外,工程数据也在这个发射机上发送。
  • 2、160bps -允许实时采集场、粒子和波数据,UVS数据的子集和工程数据。这是旅行者号2017年目前运行的模式。
  • 3、40 BPS只允许实时工程数据,不允许科学数据。这是在飞船冬眠的巡航期间使用的。

因此,在每秒7200位的速度下,我们的512万位图像将需要712秒(711.111)来下载。当然,这需要假设几点,首先,你愿意接受任何在数十亿英里的运输过程中丢失或损坏的比特。所以他们实际上添加了更多的数据,被称为汉明编码,来发现和纠正数据中的错误。这实际上增加了更多的数据,所以时间会增加。

但是,当然,发送所有数据而不考虑压缩是愚蠢的。回到1977年,当软件被编写时,还没有LZW压缩(好吧,LZ77已经发布了,但是还没有人实现它),所以我们并不是在谈论现代的Zip压缩。JPEG压缩已经过时几十年了,它会破坏基础的科学数据,因为它是一种有损压缩,所以JPL会使用众所周知的运行长度编码方法来节省空间。对于大部分为黑色的图像(比如恒星场中的行星图片),这将提供大量的图像压缩,同时仍然保持一个完全无损的压缩。

最后,图像是交错传输的,所以首先是所有的偶数行,然后是所有的奇数行。这意味着,即使有一段时间信号消失了,你仍然有机会在之后填充数据,因为交错的后半部分将通过并填充至少一半已经消失的数据。

典型的图像RLE编码返回3:1的压缩比。这意味着我们把5,120,000位减少到1,706,667位。即使加上汉明代码,我们现在每张图像也只有268.2万比特(大约)。这意味着我们可以在372秒内发送,而不是712秒。这是误差校正。

据我所知,一个典型的旅行者图像要花4-5分钟才能下来,所以这并不遥远。我相信他们比单纯的RLE和直接的7,4霍夫曼代码做得更好。

最后,在旅行者1号转身拍下淡蓝点的照片后,相机上的加热器被关掉了,它们不太可能再使用了。甚至用于使用相机和压缩图像的软件也从旅行者号的电脑中删除了。在地球上使用的硬件和软件也已经退役,NASA或喷气推进实验室(JPL)已经没有人有能力接收图像了,如果它发送出去的话。

在这个距离上,我们能从旅行者1号接收到的最好的数据流是160bps。在这样的距离下,即使旅行者号能拍下照片,从太阳系边缘下载下来也可能需要4个多小时。

这就是旅行者号传回地球的图像的原理。
声明:本文内容由互联网用户自发贡献自行上传,本网站不拥有所有权,未作人工编辑处理,也不承担相关法律责任。如果您发现有涉嫌版权的内容,欢迎发送邮件至:123456789@qq.com 进行举报,并提供相关证据,工作人员会在5个工作日内联系你,一经查实,本站将立刻删除涉嫌侵权内容。