祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

科技     2021年07月26日

這幾天一個問題正在悄悄地發酵,它遲早都會來,但它總在大家意猶未盡的時候到來,天問一號即將失聯一個月,而這個難題,暫時還無解!

祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

日凌干擾:天問一號中斷和地球的聯繫

說起來大家都應該理解為何會中斷聯繫,因為地球和火星基本都在黃道面上繞著太陽公轉,地球公轉軌道形成的平面就是所謂的黃道面,而火星的的黃道傾角為1.85°,一個極小的的角度,當然你要理解為大致在同一平面上也未嘗不可。

祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

火星的半長軸約為1.524AU,當然地球的半長軸為1AU(日地平均距離),火星公轉一周需要686.98地球日,約為1.88地球年,而地球則是365天,也就是一年,也就是說火星和地球在圍繞太陽公轉的時候,兩者並不同步。

祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

因此總有一天會出現火星和地球分別位於太陽兩端的情況,當然不需要遮住,因為太陽這個超級等離子體大球,能全波段發射無線電信號,也就是所謂的「全頻道阻塞干擾」,因此在探測器距角和太陽過近時就會因為強大的無線電干擾而產生過高的誤碼率,因此在距角太接近時一般就會放棄通信,避免「雙方誤解」。

一般太陽和火星的距角小於2°時就會發生這種尷尬的情況,火星探測器和地球通信之間的品質下降,基本就沒法使用了,那麼從何時開始呢?

祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

2021年10月2日19:19分以後,距角開始小於,當然大家都知道,此時的中國已經進入了黑夜,也看不到火星和太陽,不過我國在阿根廷的深空測控站即將迎來日出,但很可惜,此時即使可能看到火星,也無法通信了,因為這個2°的距角實在太小了。

祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

距角最小

2021年10月14日早上7點20左右,火星逐漸遠離,與太陽的距角開始增大超過2°,將繼續恢復通信。

祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

為什麼有媒體稱會在9月份左右就中斷呢?這是因為太陽還會有劇烈的日冕層活動,電力氣體以及它產生的電磁波信號比平靜時期要強得多,所以前後大致差不多有一個月時間通信都不太正常,但真正徹底不通的時間大約會持續半個月左右。

祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

有沒有一種不會因為日凌中斷的通信方式?

就像現在的無線電通信技術而言,它有很多缺點,比如火星和地球之間的距離從最近的5000萬千米左右到4億千米不等,因此無線電跨越這個距離大約需要2.7分鐘到22.2分鐘不等,來回的話需要5分多鐘到40多分鐘,所以未來火星殖民很難想像兩邊的通話需要5分鐘到半個多小時才能有回應。

祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

但這是沒有辦法的事情,因為就現在而言沒有什麼通訊方式能超越無線電,當然光速也已經是極限,30萬千米/秒是人類能找到的最快的速度。

祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

而且無線電的另一個缺陷就是直線傳播,小尺度上能產生一些繞射,但大尺度就是按直線傳播處理,中間的超大太陽這個無線電超級干擾源,還會引起全頻段阻塞干擾,所以通信中斷就成了必然。

祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

有人稱量子通信可以解決這個問題,確實從理論上來看,量子糾纏通信能解決,但事實上量子糾纏無法用來通信,暫時而言只能加密,或者說是秘鑰,數據通信走的依然是傳統的無線電信道或者雷射通信。

祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

假如在未來能在火星和地球之間建立起強大的雷射通信基站,這種方式視角極窄,發散率比較小,但要想在4億千米內做到不受太陽干擾,仍然會很困難,但它要比無線電通信抗干擾能力強得多,只是在如此大範圍內能實現不?畢竟橫跨4億千米的通信,這個難度不知道有多大了。

祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

失聯的一個月內:祝融號火星車打算幹嘛?

祝融號火星車具有比較強的自主性,但有一個問題必須要提醒的是,在祝融號火星探測車的任務中,人工參與是一個非常重要的環節,它可以自主行動,也可以自主研究,但一旦遭遇問題就可能需要人在迴路中控制,因此對於這失聯的一個月,為保險起見,它最好躺平,也就是啥都不幹?

祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

NASA的火星探測車是怎麼度過的呢?

2019年9月份火星合日期間,儘管好奇號火星探測車具有很強的自主任務能力,但仍然暫停行駛,攝像機也暫停拍攝畫面,洞察號的機械臂也暫時不移動,但探測器的科學研究工作仍將繼續。

祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

而在此次「失聯」中,NASA的火星探測器也未能「倖免」,所有在軌和在火星表面的探測器都將紛紛失聯,不過沒關係,半個多月後就會重新恢復聯繫。

祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

我們可以了解的是要動的工作都暫停,而不動即可完成的任務仍然可以繼續,另外它和在軌的探測器之間的無線電通信也不會停止,兩者之間還是會交互通信,畢竟這和火星合日沒啥關係。只會影響地球和火星之間的通信。

祝融號即將失聯,同時NASA火星探測器也將失聯,究竟因何原因?

祝融號攜帶了導航與地形相機、火星車次表層探測雷達、火星表面磁場探測儀、火星氣象測量儀、火星表面成分探測儀、多光譜相機等共六台科學載荷,所以它能幹的事情還很多,在軌的天問一號軌道器也將於祝融號保持通信。

希望祝融號一切順利,度過第一次合日難關。