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地球通信被切断,中国地面已联系不到天问一号,究竟发生了什么

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近日,中国天问一号和祝融火星车已经与地面彻底失联,在控制中心的测控信号显示屏上,只有一条毫无意义的噪声波形,所有测控频道都已经被高强度的噪声淹没,也就是说地球和火星之间的通信受到了强烈的干扰。


事实上,不仅是中国的天问一号,火星上有11个人类火星探测器在工作,通信都被全频段阻塞干扰,已经彻底和地面失去了联系。

什么是日凌现象

这幕后的BOSS其实是太阳,火星探测器与地面联系是通过无线电通信,无线电通信将需要传送的声音、文字、数据、图像等电信号调制在无线电波上经空间和地面传至对方的通信方式。事实上,无线电业务广泛应用于广电、通信、铁路、交通、航空、航天、气象、渔业、科学研究、抢险救灾、新闻媒体以等各部门、各行业,无形的电磁波在空间穿越,连接并改变着我们有形的世界。


而我们身处太阳系中,太阳是绝对的“C位”,不仅体形巨大,不停散发着光和热,它发出的电磁波涵盖面也很广,从短波的γ射线、X射线波段,到长波的无线电波段,一个都不少。

因此,当有天体运行至与太阳、地球同一直线时,太阳发出强大电磁波便会将天体发出的无线电信号淹没,使地球无法与天体进行准确通信,从而造成暂时性失联,这种现象就是日凌现象。

围绕着太阳,地球公转轨道在最内圈,火星公转轨道在最外圈,形成两个同心圆。而火星公转周期与地球不同,约为687天,因此每隔一段时间,太阳、地球、火星三者便会运行至同一条直线,地球与火星分别位于太阳两侧时,就会出现日凌,这个时期正好也是火星和地球距离最远的3.95亿公里的时候。


而9月下旬开始,地球、火星逐渐运行至太阳的两侧且三者近乎处于一条直线上,太阳电磁辐射干扰逐渐增强,地器通信受到干扰,出现不稳定甚至中断,这标志着进入了“日凌期”。

其实,日凌不仅对火星探测器造成影响,对地球上的人们日常生活也有影响。静止轨道卫星通信中, 每年春秋分前后的一段时间内, 太阳“ 移到”卫星背后与地球站成一条直线时, 地球站天线对准卫星同时会对准太阳。由于太阳是一个强大的噪声源, 增加了天空噪声, 系统的总噪声增加, 地球站的有效品质因数 G/ T 值下降, 接收信号的每比特信号能量噪声密度比E b/ N 0( 模拟信号的载波噪声密度比 C/ N 0) 降低。日凌发生时, 如果 E b/ N 0( 或 C/ N 0 ) 低于门限值, 则会破坏系统的正常业务, 造成通信中断,从而导致电视画面出现图像、文字不清晰,‘马赛克’‘雪花’‘黑屏’甚至信号中断的情况。


不过常规的地球卫星,不存在这么久失联的问题,因为它绕地球运动时,太阳、卫星和地面天线位于一条直线的时间比较短,但天问一号将和太阳、地球处在近似同一线上约30天。所以失联会长达1个月。

失联后,天问一号仍需自我管理

而在进入日凌后,天问一号和祝融号火星车需要进行自我管理,天问一号需要保证维持在正常轨道,所以进入日凌前,环天问一号需要对器上状态进行设置,主要是调整环绕器的姿态,启用器上自主管理策略,以便于获取稳定的太阳能并保持对地通信指向,如果出现异常将自动触发故障诊断并自主处置,确保整器安全;火星车进入日凌前,需要进行周期模板调整,匹配日凌后的测控弧段。


而在日凌结束后,天问一号将择机进入遥感使命轨道,开展火星全球遥感探测,获取火星形貌与地质结构、表面物质成分与土壤类型分布、大气电离层、火星空间环境等科学数据,同时兼顾火星车拓展任务阶段的中继通信,而目前,“祝融号”火星车行驶里程已突破1000米。“祝融号”火星车携带的7台设备全部开机探测,获取了大量原始数据,已经圆满完成了既定的巡视探测任务。它将继续向乌托邦平原南部的古海陆交界地带行驶,实施拓展任务。

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