天問(wèn)1號(hào)是我國(guó)自主研發(fā)的火星探測(cè)器,并搭載了祝融號(hào)火星車(chē),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(guó)成為世界上第2個(gè)無(wú)人登陸火星的國(guó)家。這非常令人自豪,因?yàn)樗皇俏覈?guó)第2個(gè)火星探測(cè)器。
關(guān)心火星探測(cè)的可能知道,從2021年9月中旬到2021年10月中旬,天問(wèn)1號(hào)在此期間與地球失聯(lián)了近一個(gè)月,這究竟是怎么回事呢?
在此時(shí)間段,探測(cè)器之所以會(huì)與失聯(lián),是因?yàn)檫@段時(shí)期屬于日凌期,火星與地球分別運(yùn)行至太陽(yáng)的兩側(cè),三者之間近乎處于一條直線。
火星表面的祝融號(hào)火星車(chē)并沒(méi)有直接與地球進(jìn)行無(wú)線電通信,而是通過(guò)環(huán)繞火星運(yùn)轉(zhuǎn)的天問(wèn)一號(hào)環(huán)繞器為跳板進(jìn)行中繼通信。一旦無(wú)線電信號(hào)中斷,地面就沒(méi)有辦法跟天問(wèn)一號(hào)進(jìn)行通信,也無(wú)法指揮祝融號(hào)。
不管是手機(jī)信號(hào)還是WiFi信號(hào),都是電磁波,日常的經(jīng)驗(yàn)告訴我們,當(dāng)有建筑物阻擋時(shí)信號(hào)就會(huì)變差,甚至中斷。
在日凌期間,地球和火星分處太陽(yáng)兩側(cè),且在同一條直線上,并且太陽(yáng)還是一個(gè)巨大的電磁輻射源,在此情況下,太陽(yáng)會(huì)嚴(yán)重干擾信號(hào)傳輸。受太陽(yáng)的干擾,在此期間已經(jīng)無(wú)法進(jìn)行正常通行,所以工程師們選擇在此期間中斷地球與探測(cè)器的通信, 環(huán)繞器和火星車(chē)也轉(zhuǎn)入了簡(jiǎn)單可靠的安全模式,停止探測(cè)工作。
火星與地球最近相距5500萬(wàn)公里,最遠(yuǎn)相距4億公里,就算信號(hào)以光速傳播,一來(lái)一回至少也需要6分鐘。如此遙遠(yuǎn)的距離,為此,科學(xué)家們配備了功率和靈敏度超強(qiáng)的通信設(shè)備,不過(guò)就算如此,也很難避免太陽(yáng)輻射的干擾。
日凌并不獨(dú)特,地球上空的通信衛(wèi)星有時(shí)也會(huì)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(wàn)公里的地球靜止軌道。每年的春分和秋分時(shí)節(jié),太陽(yáng)也剛好位于地球赤道上空,在這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上,如果太陽(yáng)、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(yáng)的電磁輻射也會(huì)對(duì)通信衛(wèi)星的下行信號(hào)造成干擾。
根據(jù)火星和地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)軌道和周期,每隔26個(gè)月,火星、太陽(yáng)、地球就會(huì)處于同一條直線上。也就是說(shuō),火星探測(cè)器碰到的日凌并不是突發(fā)情況,科學(xué)家們很早就知道會(huì)出現(xiàn)這種狀況,所以早就做好了萬(wàn)全準(zhǔn)備,以渡過(guò)這將近一個(gè)月的失聯(lián)期。
其實(shí),在火星探測(cè)的日凌期,不僅我國(guó)的探測(cè)器會(huì)停止工作并失聯(lián),美國(guó)NASA的探測(cè)器也會(huì)失聯(lián)。
在日凌期間,由于沒(méi)有地球這邊的工程師遠(yuǎn)程操控,探測(cè)器需要全自主運(yùn)作,有可能會(huì)遇上突發(fā)情況,這就對(duì)探測(cè)器的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。
在日凌的全自主運(yùn)行階段,探測(cè)器每隔一段時(shí)間就會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行自主檢查,以保證可靠性,避免出錯(cuò)。就算發(fā)生異常情況,探測(cè)器的自主管理系統(tǒng)也會(huì)按照事先制定好的預(yù)案進(jìn)行自主處置。這些都是為了保證探測(cè)器在經(jīng)歷日凌后,能正常與地面建立通信鏈路。
好在天問(wèn)1號(hào)經(jīng)受住了考驗(yàn)。據(jù)悉,現(xiàn)在地球與探測(cè)器之間的通信已經(jīng)恢復(fù)正常,執(zhí)行火星探測(cè)任務(wù)的團(tuán)隊(duì)對(duì)火星環(huán)繞器狀態(tài)進(jìn)行了評(píng)估。經(jīng)過(guò)反復(fù)、仔細(xì)地分析與確認(rèn),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(huì)更從容,這也為日后持續(xù)不斷地探索火星奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
日凌結(jié)束,天問(wèn)1號(hào)和火星車(chē)又將開(kāi)始新的征程。后續(xù),環(huán)繞器將開(kāi)展火星全球遙感探測(cè),獲取火星的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、表面物質(zhì)成分、土壤類(lèi)型分布等科學(xué)數(shù)據(jù)。當(dāng)然,中繼通信任務(wù)也不能落下。
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