地球通信被切斷,中國地面已聯系不到天問一號,究竟發生瞭什麼

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近日,中國天問一號和祝融火星車已經與地面徹底失聯,在控制中心的測控信號顯示屏上,隻有一條毫無意義的噪聲波形,所有測控頻道都已經被高強度的噪聲淹沒,也就是說地球和火星之間的通信受到瞭強烈的幹擾。

事實上,不僅是中國的天問一號,火星上有11個人類火星探測器在工作,通信都被全頻段阻塞幹擾,已經徹底和地面失去瞭聯系。

什麼是日凌現象

這幕後的BOSS其實是太陽,火星探測器與地面聯系是通過無線電通信,無線電通信將需要傳送的聲音、文字、數據、圖像等電信號調制在無線電波上經空間和地面傳至對方的通信方式。事實上,無線電業務廣泛應用於廣電、通信、鐵路、交通、航空、航天、氣象、漁業、科學研究、搶險救災、新聞媒體以等各部門、各行業,無形的電磁波在空間穿越,連接並改變著我們有形的世界。

而我們身處太陽系中,太陽是絕對的“C位”,不僅體形巨大,不停散發著光和熱,它發出的電磁波涵蓋面也很廣,從短波的γ射線、X射線波段,到長波的無線電波段,一個都不少。

因此,當有天體運行至與太陽、地球同一直線時,太陽發出強大電磁波便會將天體發出的無線電信號淹沒,使地球無法與天體進行準確通信,從而造成暫時性失聯,這種現象就是日凌現象。

圍繞著太陽,地球公轉軌道在最內圈,火星公轉軌道在最外圈,形成兩個同心圓。而火星公轉周期與地球不同,約為687天,因此每隔一段時間,太陽、地球、火星三者便會運行至同一條直線,地球與火星分別位於太陽兩側時,就會出現日凌,這個時期正好也是火星和地球距離最遠的3.95億公裡的時候。

而9月下旬開始,地球、火星逐漸運行至太陽的兩側且三者近乎處於一條直線上,太陽電磁輻射幹擾逐漸增強,器地通信受到幹擾,出現不穩定甚至中斷,這標志著進入瞭“日凌期”。

其實,日凌不僅對火星探測器造成影響,對地球上的人們日常生活也有影響。靜止軌道衛星通信中, 每年春秋分前後的一段時間內, 太陽“ 移到”衛星背後與地球站成一條直線時, 地球站天線對準衛星同時會對準太陽。由於太陽是一個強大的噪聲源, 增加瞭天空噪聲, 系統的總噪聲增加, 地球站的有效品質因數 G/ T 值下降, 接收信號的每比特信號能量噪聲密度比E b/ N 0( 模擬信號的載波噪聲密度比 C/ N 0) 降低。日凌發生時, 如果 E b/ N 0( 或 C/ N 0 ) 低於門限值, 則會破壞系統的正常業務, 造成通信中斷,從而導致電視畫面出現圖像、文字不清晰,‘馬賽克’‘雪花’‘黑屏’甚至信號中斷的情況。

不過常規的地球衛星,不存在這麼久失聯的問題,因為它繞地球運動時,太陽、衛星和地面天線位於一條直線的時間比較短,但天問一號將和太陽、地球處在近似同一線上約30天。所以失聯會長達1個月。

失聯後,天問一號仍需自我管理

而在進入日凌後,天問一號和祝融號火星車需要進行自我管理,天問一號需要保證維持在正常軌道,所以進入日凌前,環天問一號需要對器上狀態進行設置,主要是調整環繞器的姿態,啟用器上自主管理策略,以便於獲取穩定的太陽能並保持對地通信指向,如果出現異常將自動觸發故障診斷並自主處置,確保整器安全;火星車進入日凌前,需要進行周期模板調整,匹配日凌後的測控弧段。

而在日凌結束後,天問一號將擇機進入遙感使命軌道,開展火星全球遙感探測,獲取火星形貌與地質結構、表面物質成分與土壤類型分佈、大氣電離層、火星空間環境等科學數據,同時兼顧火星車拓展任務階段的中繼通信,而目前,“祝融號”火星車行駛裡程已突破 1000 米。“祝融號”火星車攜帶的 7 臺設備全部開機探測,獲取瞭大量原始數據,已經圓滿完成瞭既定的巡視探測任務。它將繼續向烏托邦平原南部的古海陸交界地帶行駛,實施拓展任務。

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  • 本文由 发表于 2021年10月7日
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