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天问1号与地球失联近一个月,究竟是怎么回事?

天问1号是我国自主研发的火星探测器,并搭载了祝融号火星车,发射于2020年7月份,2021年5月份成功着陆火星乌托邦平原南部,至此,我国成为世界上第2个无人登陆火星的国家。这非常令人自豪,因为它只是我国第2个火星探测器。

关心火星探测的可能知道,从2021年9月中旬到2021年10月中旬,天问1号在此期间与地球失联了近一个月,这究竟是怎么回事呢?

在此时间段,探测器之所以会与失联,是因为这段时期属于日凌期,火星与地球分别运行至太阳的两侧,三者之间近乎处于一条直线。

火星表面的祝融号火星车并没有直接与地球进行无线电通信,而是通过环绕火星运转的天问一号环绕器为跳板进行中继通信。一旦无线电信号中断,地面就没有办法跟天问一号进行通信,也无法指挥祝融号。

不管是手机信号还是WiFi信号,都是电磁波,日常的经验告诉我们,当有建筑物阻挡时信号就会变差,甚至中断。

在日凌期间,地球和火星分处太阳两侧,且在同一条直线上,并且太阳还是一个巨大的电磁辐射源,在此情况下,太阳会严重干扰信号传输。受太阳的干扰,在此期间已经无法进行正常通行,所以工程师们选择在此期间中断地球与探测器的通信, 环绕器和火星车也转入了简单可靠的安全模式,停止探测工作。

火星与地球最近相距5500万公里,最远相距4亿公里,就算信号以光速传播,一来一回至少也需要6分钟。如此遥远的距离,为此,科学家们配备了功率和灵敏度超强的通信设备,不过就算如此,也很难避免太阳辐射的干扰。

日凌并不独特,地球上空的通信卫星有时也会受日凌影响。通信卫星通常位于赤道上空,距离地球3.6万公里的地球静止轨道。每年的春分和秋分时节,太阳也刚好位于地球赤道上空,在这个时间节点上,如果太阳、通信卫星和地面卫星接收天线恰巧在一条直线上,那么太阳的电磁辐射也会对通信卫星的下行信号造成干扰。

根据火星和地球绕太阳的公转轨道和周期,每隔26个月,火星、太阳、地球就会处于同一条直线上。也就是说,火星探测器碰到的日凌并不是突发情况,科学家们很早就知道会出现这种状况,所以早就做好了万全准备,以渡过这将近一个月的失联期。

其实,在火星探测的日凌期,不仅我国的探测器会停止工作并失联,美国NASA的探测器也会失联。

在日凌期间,由于没有地球这边的工程师远程操控,探测器需要全自主运作,有可能会遇上突发情况,这就对探测器的设计提出了更高的要求。

在日凌的全自主运行阶段,探测器每隔一段时间就会对整个系统进行自主检查,以保证可靠性,避免出错。就算发生异常情况,探测器的自主管理系统也会按照事先制定好的预案进行自主处置。这些都是为了保证探测器在经历日凌后,能正常与地面建立通信链路。

好在天问1号经受住了考验。据悉,现在地球与探测器之间的通信已经恢复正常,执行火星探测任务的团队对火星环绕器状态进行了评估。经过反复、仔细地分析与确认,目前火星环绕器状态良好,可以继续完成工作。

在这次日凌期间,工程师们获得了也宝贵的数据,下一次将会更从容,这也为日后持续不断地探索火星奠定了坚实的基础。

日凌结束,天问1号和火星车又将开始新的征程。后续,环绕器将开展火星全球遥感探测,获取火星的地质结构、表面物质成分、土壤类型分布等科学数据。当然,中继通信任务也不能落下。