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探测器扎堆火星,伊利号:谁挡我WiFi了!

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明敏 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

  现在,火星上是越来越热闹了。

  “机遇号”、“好奇号”、“毅力号”、“天问一号”……探测火星的飞行器数量已经是一只手都数不过来了!

  

  “毅力号”

  更多的探测意味着人类对火星的了解会更加深入,但同时也带来了一个棘手的问题:

  会使太空中的无线电干扰更为复杂。

  这就好比我们打电话,本来就信号差,旁边还有一堆打电话的人,那最后的结果只有:

  当前通话质量不佳。

  

  就没有什么解决的办法吗?

  对此,“毅力号”首席电信工程师彼得·伊洛特(Peter Ilott)给出了解答,并以“毅力号”为例提供了一些可行方案。

“喂?听得清吗?”

  其实从火星上传回数据,本身就不是件简单的事情。

  火星到地球的最远距离有4亿千米,远距离传输不仅耗时长,而且信号还会有损耗

  而此前探测器经常使用的X波段通信系统,往往是传的慢还传的少。

  为此,NASA研究人员在“毅力号”上尝试性地使用了超高频传输

  结果发现“是真的香啊”!

  

  拿“老爷车”奥德赛号(2001年发射的火星探测卫星)做个对比:

  它使用X波段系统来传输数据,一天下来能够传输80兆字节,就已经让研究人员们倍感欣慰了。

  而“毅力号”使用超高频传输的话,通常一次传输就能得到“奥德赛号”十倍以上的数据,一天传输4-5次,最后可以得到超过1000兆字节的数据!

  

  这一突破也使得“毅力号”可以在日常工作中交替使用不同波段。

  在火星时间的早上,“毅力号”用天线在X波段(7-11·2 GHz)监测来自地球的信号;

  与此同时,地球上工作人员会把当天要执行的任务指令发送出去,“毅力号”在接收到信号并确定可以执行后,会再向地球发送“确认”信号。

  等到晚上,探测器结束一天的工作后,会进入睡眠状态。

  当轨道飞行器从其上方经过时,使用超高频(300-300GHz)传输出大量数据。

先要内部和谐

  随着火星上探测器越来越多,被“同行”干扰的情况势必会出现。

  此前“毅力号”就发现了来自美国自己飞行器的干扰。

  研究人员早晨在接收“毅力号”返回的X波信号时,突然有一段高频率出现在了频道内!

  虽然最后有惊无险,但是也证明无线电干扰的确是个不可忽视的隐患

  

  有着最多火星探测器的美国,已经构建出了一个火星中继网络让它们彼此相互配合,并且实现了一定程度上的自动化。

  在这个过程中,需要使用一个叫做MaROS的调度工具。

  火星车在收集数据后,首先会检测自己可以向哪一个卫星发送数据,检测完毕后会将结果发送给MaROS,然后完成调度开始接收数据。

  不过研究人员也表示,随着探测器越来越多,这个网络之后将会变得更加复杂。

  未来应该怎么办?

  其实处理飞行器之间相互的干扰,航空电子器件本身产生的电磁波也会对传输数据造成干扰。

  比如在使用一些特定仪器时,必须要把超高频关闭

  对于这个问题,科学家们目前还没有找到非常好的解决办法。

  

  对此,“毅力号”首席电信工程师彼得·伊洛特(Peter Ilott)表示,下一步应该尽快让电磁抗干扰队伍加入进来。并且随着技术的进步,航天研究未来会更加关注这方面的问题。

  参考资料:

  https://spectrum.ieee.org/tech-talk/telecom/wireless/how-nasa-is-adapting-radios-to-a-noisier-mars

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