“祝融號”將進入日淩期 獨自度過一個多月的“悠長假期”

2021年09月10日10:47

  本文轉自[央廣網]

  央廣網北京近日消息(記者張棉棉)據中央廣播電視總台中國之聲《新聞縱橫》報導,記者從航天科技集團五院獲悉,“祝融號”火星車8日開始進入日淩前設置期,12日左右,天問一號任務的環繞器也將進入日淩前設置期,從13日開始,環繞器和火星車或將正式進入日淩期。在這一期間,火星車和環繞器將和地球基本失去聯繫,獨自度過一個多月的“悠長假期”。日淩究竟是什麼?科學家們又為火星車和環繞器的“假期”做了哪些特殊設計?

  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,這種現象就是日淩現象。

  航天科技集團五院天問一號探測器系統總設計師孫澤洲解釋說,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。而火星公轉週期與地球不同,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,就會出現日淩,這個時期正好也是火星和地球距離最遠的3.95億公里的時候。

  孫澤洲解釋:“主要還是由於太陽的輻射噪聲等等,導致我們的無線通信不能夠很有效地進行數據通信,所以這段時間我們的上行可能也不能進行控制了,下行的數據可能也不能夠有效收到了,這就是一個必然的結果。”

  這個日淩的過程就像三個人排隊等公交車,最中間的那個人是個大塊頭,又很吵,所以前後的人就沒辦法越過中間的人再聊天。在這個過程中,我們的天問一號探測器,不管是環繞器也好,火星車也好,基本都處於一個安全模式,等待通信能夠完全恢復之後才能進行下一步工作,大概是一個多月的時間,所以在這個過程中對於探測器的自主性要求就會更高。

  孫澤洲介紹:“相當於在一個月甚至更長一點的時間之內,地面無法獲得它的信息,也無法對它進行控制,所以它就要在這一個多月內完全自主運行,包括日常維持自己的健康狀態,同時還有一些故障自主檢測、故障重構、故障處理等功能。在這個過程中,一旦出現,它也能夠檢測到,能夠在一定程度上使自己處於一個安全的狀態。”

  2007年11月,嫦娥一號進行繞月探測時,就曾遭遇過短暫的日淩干擾。但地面控制中心成功在日淩期間對嫦娥一號實施了全程監測,保證了任務順利實施。相比之下,這一次,日淩持續的時間會長得多,潛在的風險係數也高了很多,天問一號探測器能夠圓滿完成任務嗎?

  作為火星探測器總設計師,孫澤洲對此非常有信心。而這份信心來源於實力,首先,通過此前火星探測器的運行,整個狀態已經得到較全面的確認,另一方面,科學家們對軟硬件做了很多提前設置,做到有備無患。

  孫澤洲表示:“這種沒有地面干預的週期運行,以及對一些影響到安全的故障的檢測等等,我們在之前都設計了,而且在地面測試過程中,針對這些內容也都進行過驗證。”

  日淩不僅會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。每年春分、秋分時節,太陽直射赤道,而靜止軌道衛星也多運行在赤道上空。此時,太陽、衛星、地球形成一條直線,太陽所發出的電磁波干擾便會影響地球對衛星信號的接收。例如每年春分、秋分前後,世界各地時常會出現電視轉播信號不穩定、電視畫面出現“雪花”的現象。因此,對日淩的準確預測也是避免日淩帶來各種麻煩,幫助火星探測器安然度過“假期”的關鍵因素之一。

  北京航天飛行控制中心責任總師崔曉峰說:“你要能夠準確知道什麼時候發生日淩,這依賴於對軌道的精確的確定和對日淩發生的時間以及角度等相關數據信息的計算。地面首先要完成一個準確的預報工作,使得後面針對日淩的準備工作以及各項設置工作能夠有條不紊地完成。”

  根據理論推算,9月13日開始,火星車和環繞器將進入日淩期。航天科技集團五院火星探測器總體主任設計師王闖告訴記者:“進入日淩前,環繞器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;火星車進入日淩前,需要進行週期模板調整,匹配日淩後的測控弧段。進入日淩後,環繞器上下行通信鏈路都處於工作狀態,但我們只下行不上行。”

  “不上行,只下行”就是說,地面上的科學家可能還會斷斷續續收到一些信號,但基本上只收信號不發信號了,同時一直在遙測中。

  王闖告訴記者:“比如要對這些設備的自主溫控的溫度閾值進行一個設置,相當於它自主運行的時候,地面不管它了,它就自己按閾值來控制,保證設備的溫度在安全的工作範圍內,保證設備不會出問題。另外就是一些自主的安全邏輯之類,都要再確認一下。”

  日淩結束後,環繞器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。

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