天問1號是我國自主研發(fā)的火星探測器,并搭載了祝融號火星車,發(fā)射于2020年7月份,2021年5月份成功著陸火星烏托邦平原南部,至此,我國成為世界上第2個無人登陸火星的國家。這非常令人自豪,因為它只是我國第2個火星探測器。
關(guān)心火星探測的可能知道,從2021年9月中旬到2021年10月中旬,天問1號在此期間與地球失聯(lián)了近一個月,這究竟是怎么回事呢?
在此時間段,探測器之所以會與失聯(lián),是因為這段時期屬于日凌期,火星與地球分別運行至太陽的兩側(cè),三者之間近乎處于一條直線。
火星表面的祝融號火星車并沒有直接與地球進行無線電通信,而是通過環(huán)繞火星運轉(zhuǎn)的天問一號環(huán)繞器為跳板進行中繼通信。一旦無線電信號中斷,地面就沒有辦法跟天問一號進行通信,也無法指揮祝融號。
不管是手機信號還是WiFi信號,都是電磁波,日常的經(jīng)驗告訴我們,當有建筑物阻擋時信號就會變差,甚至中斷。
在日凌期間,地球和火星分處太陽兩側(cè),且在同一條直線上,并且太陽還是一個巨大的電磁輻射源,在此情況下,太陽會嚴重干擾信號傳輸。受太陽的干擾,在此期間已經(jīng)無法進行正常通行,所以工程師們選擇在此期間中斷地球與探測器的通信, 環(huán)繞器和火星車也轉(zhuǎn)入了簡單可靠的安全模式,停止探測工作。
火星與地球最近相距5500萬公里,最遠相距4億公里,就算信號以光速傳播,一來一回至少也需要6分鐘。如此遙遠的距離,為此,科學家們配備了功率和靈敏度超強的通信設備,不過就算如此,也很難避免太陽輻射的干擾。
日凌并不獨特,地球上空的通信衛(wèi)星有時也會受日凌影響。通信衛(wèi)星通常位于赤道上空,距離地球3.6萬公里的地球靜止軌道。每年的春分和秋分時節(jié),太陽也剛好位于地球赤道上空,在這個時間節(jié)點上,如果太陽、通信衛(wèi)星和地面衛(wèi)星接收天線恰巧在一條直線上,那么太陽的電磁輻射也會對通信衛(wèi)星的下行信號造成干擾。
根據(jù)火星和地球繞太陽的公轉(zhuǎn)軌道和周期,每隔26個月,火星、太陽、地球就會處于同一條直線上。也就是說,火星探測器碰到的日凌并不是突發(fā)情況,科學家們很早就知道會出現(xiàn)這種狀況,所以早就做好了萬全準備,以渡過這將近一個月的失聯(lián)期。
其實,在火星探測的日凌期,不僅我國的探測器會停止工作并失聯(lián),美國NASA的探測器也會失聯(lián)。
在日凌期間,由于沒有地球這邊的工程師遠程操控,探測器需要全自主運作,有可能會遇上突發(fā)情況,這就對探測器的設計提出了更高的要求。
在日凌的全自主運行階段,探測器每隔一段時間就會對整個系統(tǒng)進行自主檢查,以保證可靠性,避免出錯。就算發(fā)生異常情況,探測器的自主管理系統(tǒng)也會按照事先制定好的預案進行自主處置。這些都是為了保證探測器在經(jīng)歷日凌后,能正常與地面建立通信鏈路。
好在天問1號經(jīng)受住了考驗。據(jù)悉,現(xiàn)在地球與探測器之間的通信已經(jīng)恢復正常,執(zhí)行火星探測任務的團隊對火星環(huán)繞器狀態(tài)進行了評估。經(jīng)過反復、仔細地分析與確認,目前火星環(huán)繞器狀態(tài)良好,可以繼續(xù)完成工作。
在這次日凌期間,工程師們獲得了也寶貴的數(shù)據(jù),下一次將會更從容,這也為日后持續(xù)不斷地探索火星奠定了堅實的基礎。
日凌結(jié)束,天問1號和火星車又將開始新的征程。后續(xù),環(huán)繞器將開展火星全球遙感探測,獲取火星的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、表面物質(zhì)成分、土壤類型分布等科學數(shù)據(jù)。當然,中繼通信任務也不能落下。
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