“失聯”一個月,天問一號是如何度過日淩的?

2021年10月22日11:24

國家航天局探月與航天工程中心22日發佈消息稱,“天問一號”環繞器和“祝融號”火星車安全度過首次日淩,恢復科學探測工作。

我國首次自主火星探測任務天問一號探測器於2020年7月23日昇空,2021年5月15日著陸火星烏托邦平原南部。截至10月中旬,環繞器已經飛行了450餘天,祝融號火星車駛上火星表面也已經超過150餘天。目前探測器狀態良好,已取得大量科學數據。然而近期,天問一號居然“失聯”了一個多月,這究竟是怎麼回事呢?

什麼是日淩?

目前,天問一號環繞器運行在中繼通信軌道,主要為祝融號進行中繼通信。2021年9月下旬至10月中旬,火星、地球運行至太陽的兩側,且三者近乎處於一條直線,出現日淩現象,由於受太陽電磁輻射干擾的影響,器地通信中斷,環繞器和火星車轉入安全模式,停止探測工作。日淩結束後,環繞器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。

在關心天問一號是否安好之前,要先瞭解,什麼是日淩現象?傳統意義上的日淩,是針對通信衛星提出的。通信衛星一般位於赤道上空,距離地球36000千米軌道高度的地球同步軌道上。而每年的春分和秋分時節,太陽也剛好直射地球赤道。因此從地球上看,太陽恰好與通信衛星重合。太陽每時每刻都在發射大量的雜亂無章的無線電信號,而我們用於接收衛星信號的天線,實際上也會接收到來自太陽的信號。而在強大的太陽面前,衛星信號猶如燭火一般不值一提。雖然現在的天線指向精度很高,但來自太陽的無線電信號將不可避免地會幹擾正常的通信衛星的信號,這會導致地面接收出現異常,例如我們家庭里的電視會信號不穩定,出現“雪花”屏或藍屏。

而在探測火星時,探測器是繞火星飛行的,從宏觀上看,探測器的空間位置與火星重合。那麼,當火星被太陽擋住,或者說被太陽光完全淹沒的時候,探測器自然也將被太陽遮擋。在天文學上,火星和地球運行至太陽的兩側呈近似180°的現象被稱為火星合日。根據太陽系天體運動的規律,今年自9月下旬至10月中旬,天問一號正處在日淩階段。

日淩對火星探測器有什麼影響?

天問一號目前與地球的距離約4億公里,即使以光速飛行也要20多分鐘才能到達探測器的位置。天問一號探測器距離我們如此之遙遠,我們對它的狀態只能通過無線電信號得知。火星合日前後,很容易出現日淩現象,探測器與地球之間的聯繫將受到太陽的顯著影響,甚至有可能發生信號中斷。一旦無線電信號中斷,地面就沒法跟天問一號進行對話,也就無法指揮祝融號進行科研探測。簡而言之,太陽是一個巨大的輻射源,當它出現在我們地面站和探測器通信鏈路上時就會影響通信,因此,此次天問一號和祝融號“失聯”了一個月。

天問一號是如何度過日淩的?

在日淩期間,地面對天問一號的狀態一無所知,這對天問一號的自主控制能力提出了較高的要求。由於地面控制人員對探測器的在軌狀態是有數據和經驗積累的,因此在“失聯”期間,探測器經曆的外部環境條件是可預估的。其次,探測器可針對可能出現的風險採取規避措施,同時根據預估的環境條件,在進入日淩前對探測器的相關係統進行狀態設置,將整個探測器狀態調整至相對簡單、可靠的“安全模式”。最後,探測器擁有自主管理能力,在日淩期間對器上繫統進行定期檢查,發現異常情況將按事先製定好的預案進行自主處置,保證探測器在出日淩後正常與地面建立通信鏈路。

總而言之,火星探測日淩是一個自然現象,而日淩同時也為行星探測技術積累一定的經驗。安全度過第一個日淩的天問一號探測器和祝融號不僅讓我們更充滿信心,也正好也讓辛苦了100多天的祝融號好好休息一段時間。

關注我們Facebook專頁
    相關新聞
      更多瀏覽