歐空局在火星私通中國?美專傢:對中國如此強硬,得不到任何好處

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2021年10月29日18點10分,中國航天科技集團官微轉發瞭一條“天問一號祝融火星車”發佈的天問一號火星探測車“祝融號”的動態,火星通信已經在日凌後恢復,並且還透露出瞭一個重磅消息:

歐空局火星快車號探測器團隊計劃11月與“祝融號”進行5次通信測試,接收數據並轉發到歐空局位於達姆施塔特ESOC運營中心,之後再從ESOC轉發到天問一號團隊進行處理。

祝融號與地球究竟是如何聯系的,為何還要歐空局幫忙?

盡管火星與地球相距遙遠,當前距離差不多就有3.87億千米,盡管信號單趟就要21.5分鐘,但隻要無線電波信號夠強,接受的天線夠大,總是能到達的不是嗎?但事實上要將火星表面的祝融號信號發回到地球,這個難度超級大!

火星和地球都在自轉,信號要怎麼才能送到地球?

瞭解天體運行的朋友都知道,火星和地球的自轉周期差不多都是24小時左右,祝融號所在的位置是火星東經109.9°,北緯25.1°,就在火星的北回歸線附近,從這個位置回望地球,還是經常能看到的,現在的地球就在太陽附近:

從理論上看,祝融號直接直接對著地球發射信號就可以接收到瞭,當前祝融號確實可以這樣操作,但祝融號的火星時並非與地球同步,所以問題很快就出現瞭:

祝融號要在看不到地球時卻要與地球通信怎麼辦?地面要在看不到火星卻要與祝融號通信時怎麼辦?

這個個問題看起來就非常尷尬瞭,不過事情也不難,隻要在地球等分360度的120°每個角落裡設置一個通信基站就可以瞭,就能保證地球在轉到任何角度時都能與火星保持聯系。

NASA的深空測控網絡分佈

同樣道理,在火星也設置這樣三個通信基站,就能與地球隨時保持聯系,但很抱歉,火星無法搞這樣的基建,祝融號隻能通過天問一號軌道器的轉發來獲的更多與地球保持聯系的機會。但天問一號的軌道器是在不斷運動的,因此祝融號並不能24小時不中斷保持與地球聯絡。

NASA與歐空局的探測器與軌道

所以即使是NASA的探測器,也同樣無法保持隨時聯系,隻能選擇時間段通信,測控與下載科學數據也隻能在這段時間內進行。

NASA的探測器通信時間安排

為瞭完成火星任務,到底付出瞭多大的努力?

上文我們說明瞭要和火星保持聯系,必須在地球角度等分的位置建立測控站,彌補地球自轉時的盲區,相信各位都想起這個遠望以及天鏈系列瞭,但在這裡必須要提醒一下,遠望可以提供發射時的測控,但卻無法長期提供火星通信支持,因為火星任務會持續數年甚至十幾年。

而天鏈則由於其天線尺寸關系,並不能提供遠達火星的任務通信中繼,它隻能在月地或者地球軌道提供通信中繼任務,真正能和火星以及未來的木星以及更遠的深空測控的,隻有地面站!

全球擁有完整的深空測控網絡的,除瞭NASA還有歐空局,以及俄羅斯(半殘),而日本與印度或者阿聯酋等都可以與NASA合作,但中國不行,所有的站點必須我們自己建設。

中國的深空測控網

我國的深空測控網有國內與國外兩個部分,國內主要有佳木斯66米喀什35米測控天線與深空站、國外則是阿根廷內烏肯的35米深空站。

佳木斯深空站66 m測控設備與站址周邊地形

喀什深空站35 m測控設備與站址地形

阿根廷深空站35 m測控設備與站址地形

在數據接收方面則有密雲的40米和50米、昆明40米等天線以外,還有中國科學院國傢天文臺在天津武清的70米天線(GRAS-4)協助數據接收工作。

與NASA的深空測控網相比,我國還是有不少差距,但基本與歐空局處在同一水平,而且各有側重點,因此為雙方合作打下瞭基礎。

歐空局“私通中國”,美專傢:美對中國如此強硬,得不到任何好處

此次祝融號與歐空局火星快車號探測器做通信測試,預計在11月份選5個最好的窗口來進行通信測試,每個窗口將持續10分鐘。

火星快車號探測器是歐空局在2003年6月2日在拜科努爾由俄羅斯發射升空的火星探測器,分為火星快車號衛星與小獵犬2號登陸器兩個部分,但比較可惜的是在2003年12月25日著陸後太陽能板沒有完全展開,擋住瞭通信天線導致任務失敗。

所以在天問一號之前,早就有歐空局已經嘗試過繞、落的火星任務,但無一例外都失敗,不過火星快車號探測器實在是個長壽探測器,到今年已經整整18年,還很好的火星上空工作,預計,而且在2020年9月,還發現瞭火星南極冰蓋下1.5千米處三個鹽湖。

火星快車號探測器的傾角為86.3 度,近火點298千米,遠火點10107千米,幾乎是火星的極軌衛星,軌道周期7.5小時,盡管“看到”祝融號的機會挺多,但建立通信的機會卻要看安排瞭,上文窗口為10分鐘,看來也是不容易。

接收的信號將會轉發至歐空局達姆施塔特ESOC運營中心,估計很有可能是歐空局的塞夫雷羅斯測控站接收信號,然後再到運營中心,再通過高速通訊網絡抵達中國的天問一號測控團隊。

因為從歐空局的測控站分佈來看,新諾舍以及馬拉圭的測控站在分佈上與中國幾乎重疊,而隻有塞夫雷羅斯的測控站是中國的空白,但下次中國要是在納米比亞建立深空站的話,估計中國就完美的覆蓋瞭全球,期待這一天的到來。

歐空局的小動作早已不是第一次瞭

想要在NASA這邊獲得協助測控火星任務,幾乎就是不可能,而歐空局與中國合作,則是互惠互利,當然更多的還是歐空局占到瞭便宜,畢竟中國已經有探測器登陸火星,傳回的一切數據,那是獨立於美國以外的第二傢,數據價值有多大很難評估。

所以歐空局就有自己的小算盤瞭,提供地面站,分得火星數據一杯羹,而這個小動作早在中國載人航天工程成功後就開始瞭,早在2018年6月27日,BBC就刊發過一篇標題為《Why Europe’s astronauts are learning Chinese》(為什麼歐洲的宇航員都在學習中文)的文章。

文中稱美國和俄羅斯已經不是唯二的太空國傢,現在我們必須要接受中國航天的崛起,而歐洲宇航局正敏銳地意識到瞭這一點,歐洲的宇航員正在中國接受訓練,而且還大量學習中文以及熟悉中文操作界面。

並且ESA非常看好中國未來的天宮空間站計劃(當時還沒有常駐的天宮空間站),而且BBC稱?“中國已經與聯合國外層空間事務辦公室簽署瞭一項協議,向國際研究開放其新空間站”,掃清瞭他國宇航員入駐空間站的法律障礙。

“一旦我們將目光從地球軌道轉向月球或火星,我們就需要在這個星球上能找到的所有合作夥伴,因為這會變得更加困難、更加昂貴,而且我們需要最好的技術”。

這就是歐洲人的眼光,歐洲人沒有載人航天技術,但中俄美三傢都擁有,他們分別在三傢押寶,哪傢成功瞭都是贏傢!

美國和中國科學傢甚至無法交換月巖樣本

CNN在10月16日,也就是中國發射神舟十三成功的當天,刊發瞭一篇標題為“China's historic crewed mission arrives at new space station”(中國歷史性載人任務抵達新空間站)的文章,其中美國海軍戰爭學院國傢安全事務副教授大衛·伯巴赫的觀點非常有意思:

大衛·伯巴赫認為“國傢之間的分歧‘太過分瞭’,可能會阻礙寶貴的科學進步”,“中美兩國科學傢甚至無法交換月球巖石樣本”,更令人擔憂的是“美國的盟友正在太空探索方面和中國接觸,美國的強硬立場對美國毫無好處”。

大衛·伯巴赫已經意識到瞭美國對中國的封鎖會嚴重阻礙科學技術的進步,但他更擔心盟友都去和中國合作,而如下敘述則完美的表現瞭他的擔憂:

China will likely allow foreign astronauts from different countries to stay on the station and conduct experiments -- increasing their "international prestige and diplomacy, just like the US," Burbach said.

“中國可能會允許來自不同國傢的外國宇航員留在空間站進行實驗—提高他們的“國際聲望和外交,就像美國一樣”。”

大衛最擔心的就是這個,中國將利用天宮空間站這個契機,在國際空間站即將退役,新的空間站尚未建設起來之時,中國將替代美國成為“全球最先進的航天國傢”。美國正在全面“倒退”,即使在最先進的航天領域也一樣。

走在美國人的路,讓美國人無路可走?其實中國人從來都沒有這樣想,就像中國載人航天工程辦公室副主任林西強說得非常好:“中國載人航天的發展是基於自己的計劃,我們有自己的發展戰略和計劃”,“我們沒有想過和別人比較。

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  • 本文由 发表于 2021年10月31日
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