失聯一個月,我國的天問1號火星探測器挺過來了,又將踏上新征程

科學探索菌 發佈 2021-10-24T14:00:15+00:00

天問1號是我國自主研發的火星探測器,並搭載了祝融號火星車,發射於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。

天問1號是我國自主研發的火星探測器,並搭載了祝融號火星車,發射於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了近一個月,這究竟是怎麼回事呢?

在此時間段,探測器之所以會與失聯,是因為這段時期屬於日凌期,火星與地球分別運行至太陽的兩側,三者之間近乎處於一條直線。

火星表面的祝融號火星車並沒有直接與地球進行無線電通信,而是通過環繞火星運轉的天問一號環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,日常的經驗告訴我們,當有建築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,且在同一條直線上,並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, 環繞器和火星車也轉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。

日凌並不獨特,地球上空的通信衛星有時也會受日凌影響。通信衛星通常位於赤道上空,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,太陽也剛好位於地球赤道上空,在這個時間節點上,如果太陽、通信衛星和地面衛星接收天線恰巧在一條直線上,那麼太陽的電磁輻射也會對通信衛星的下行信號造成干擾。

根據火星和地球繞太陽的公轉軌道和周期,每隔26個月,火星、太陽、地球就會處於同一條直線上。也就是說,火星探測器碰到的日凌並不是突發情況,科學家們很早就知道會出現這種狀況,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並失聯,美國NASA的探測器也會失聯。

在日凌期間,由於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進行自主檢查,以保證可靠性,避免出錯。就算發生異常情況,探測器的自主管理系統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曆日凌後,能正常與地面建立通信鏈路。

好在天問1號經受住了考驗。據悉,現在地球與探測器之間的通信已經恢復正常,執行火星探測任務的團隊對火星環繞器狀態進行了評估。經過反覆、仔細地分析與確認,目前火星環繞器狀態良好,可以繼續完成工作。

在這次日凌期間,工程師們獲得了也寶貴的數據,下一次將會更從容,這也為日後持續不斷地探索火星奠定了堅實的基礎。

日凌結束,天問1號和火星車又將開始新的征程。後續,環繞器將開展火星全球遙感探測,獲取火星的地質結構、表面物質成分、土壤類型分布等科學數據。當然,中繼通信任務也不能落下。

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