8月30日,“祝融號”在火星上已經(jīng)整整行駛了100天,在這100天中,“祝融號”行駛了1064米,6臺設(shè)備獲取了10GB的科學(xué)數(shù)據(jù),可謂是碩果累累,火星車狀態(tài)良好、能源充足,將繼續(xù)向著陸點以南的古海陸交界方向行駛,繼續(xù)它的探索之旅。
壞消息:祝融號即將失聯(lián),同時失聯(lián)的還有NASA火星探測器
但有一個壞消息要告訴大家,祝融號即將失聯(lián),并且同時失聯(lián)的還有NASA的火星探測器,而且很多機構(gòu)在幾個月前就開始預(yù)告了,這讓大家有點納悶,難道火星上真有大事件發(fā)生?
火星沙塵暴即將發(fā)生?
祝融號和NASA的火星探測器毅力號同時失聯(lián),但問題是祝融號降落的是烏托邦平原南部,坐標是25.1°N 109.9°E,而毅力號降落的位置是耶澤羅撞擊坑,兩者相距超過1800千米!
能讓兩者同時失聯(lián)的只有火星上發(fā)生超大規(guī)模的沙塵暴,但是橫跨1800千米,真有可能發(fā)生嗎?其實各位別小看了火星沙塵暴,它的規(guī)模是遍布火星全球,不過此次失聯(lián)規(guī)??涨埃粌H是火星地面的探測器,還有火星軌道上所有運行的航天器,全部失聯(lián)!
火星日凌干擾:地球人無法解決
這個干擾其實還是比較容易理解的,就是火星跑到了太陽“后面”,當然不需要擋住,只要靠得太近,就會因為太陽日冕層發(fā)出的全頻段干擾而導(dǎo)致信號被淹沒在噪聲中,當然如果太陽要是擋住信號那就更加不行了。
太陽系的八大行星都大致在黃道面上公轉(zhuǎn),由于其速度差,總有一天會跑到太陽的另一邊,當然外行星存在的情況是日凌,而內(nèi)行星則有兩種情況,一種是日凌,另一種是凌日,兩種的區(qū)別如下:
凌日是內(nèi)行星從地球和太陽之間通過,地球上可以看到該行星在“太陽表面經(jīng)過”,而合日則是該行星“靠近”太陽,包括從“正面經(jīng)過”和“背面經(jīng)過”,這次就是屬于合日,火星從“太陽背面”經(jīng)過,當然并沒有從太陽背面,而是在極近的視角。
太陽是一個等離子“火球”,日冕層百萬度的高溫發(fā)出的輻射,從電磁波段到X射線波段的,涵蓋了人類通信的幾乎所有手段,所以當火星視角太接近太陽時,太陽的強大電磁波信號會將測控信號徹底淹沒,所以無論是NASA還是CNSA(中國國家航天局)或者ESA(歐空局),或者ISRO(印度宇航組織)以及UAESA(阿聯(lián)酋空間局)都沒有任何辦法,這些國家和組織都在火星表面或者軌道上有航天器存在。
什么時候開始會失去聯(lián)系?
其實火地之間通信并不是說斷就斷的,只是在火星在“靠近太陽”的過程中由于干擾,誤碼率會增加,當誤碼率高到一定程度,難以正常傳輸信息時,基本可以認為信號中斷失聯(lián)了,那么怎么樣才算是標準呢?
一般是2°,如果太陽活動高峰期還會提早一點,從2021年10月2日19:19分以后,距角開始小于2度,盡管此時中國已經(jīng)是晚上,但我國在阿根廷的內(nèi)烏肯深空測控站即將迎來日出,不過到那會地球上也沒哪個測控站可以聯(lián)系得上,“非戰(zhàn)之罪”,實在是太陽這個對手太厲害了。
這個接近值10月9日8點39分左右達到最小,此后逐漸遠離,到2021年10月14日早上7點20左右大約就遠離到了2°的位置,通信基本可以恢復(fù)。
為何很多機構(gòu)說9月份就會中斷?
2°中斷通信是10月2日,為什么很多機構(gòu)說9月就會中斷?其實這個和太陽活動有關(guān)系,日冕層“漲落”以及太陽的日珥等活動都會改變太陽的“直徑”,因此說從9月底開始并沒有毛病,從9月底到十月中,大約接近20天左右,誰都不知道祝融號在火星上干什么!
失聯(lián)的祝融號和毅力號打算干嘛?
2019年9月份火星合日期間,盡管好奇號火星探測車具有很強的自主任務(wù)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(xué)研究工作仍將繼續(xù)。
為什么會這樣?其實很簡單,因為火星車在火星地面的探測活動需要人在回路中參與,一旦判斷失誤造成翻車那就徹底瞎了,所以無法聯(lián)系時火星車是不可能自行活動的,畢竟這半個多月的時間不是問題,但要是就此報廢,那絕對是個大問題。
所以可以推測,我國的祝融號也會靜止不動等待恢復(fù)聯(lián)系,但被動的數(shù)據(jù)探測是不會停止的,比如大氣數(shù)據(jù),氣溫、風(fēng)速等等,而且它和天問一號著陸器和軌道器之間的通訊并不會中斷,那個會受到軌道器凌日影響,但時間非常有限。
有什么手段能讓地球和火星一直保持聯(lián)系?
地火之間的距離最短是5500萬千米,最遠可達4億千米,無線電跨越這個距離大約需要2.7分鐘到22.2分鐘不等,這就是無線電的局限,它還要受到合日干擾,難道就沒有一種沒有延時且不被干擾的通信嗎?
傳說中的量子通信明顯是可以解決問題的,當然這種直接利用量子糾纏的通信是無法實現(xiàn)的,而量子加密通信是建立在傳統(tǒng)的激光通信或者無線電通信技術(shù)之上,它無法解決日凌干擾。
不過要是在火星軌道上建立一個激光通信的星座,通過環(huán)太陽軌道的多個探測器中繼與地球之間保持聯(lián)系,這倒不是不可以,比如可以發(fā)射激光通信中繼衛(wèi)星,或者一顆大口徑天線的衛(wèi)星中繼無線電信號也是可以的,只是為了這半個多月的通信,花那么大價錢,到底值不值?
延伸閱讀:火星上看地球合日或者凌日
這次地球看火星躲到太陽背后,其實從火星看也是地球躲到了太陽背后,在火星看來這叫做地球合日,但還有另一種情況,就是火星沖日時,在火星看來,地球在天空中慢慢接近太陽,如果距離過近,盡管火星探測器向地球發(fā)射的信號我們能收到,但火星探測器無法接收到地球發(fā)出的信號,因為被太陽淹沒了。
從2022年12月7日開始,地球和太陽的視角小于2°,此時信號傳輸即將中斷,一直要到12月10日左右才會恢復(fù)到大于2度,到此時才會恢復(fù)正常通信,由于地球?qū)鹦莵碚f是內(nèi)行星,它的運行速度要快得多,因此2022年火星的通信中斷也就3天左右,只有這次的1/5不到。
各位有沒有發(fā)現(xiàn)都是晚上?當然這沒所謂,軌道器環(huán)繞火星時大部分時間都能看到地球,所以一般從此時開始就算是通信恢復(fù)啦。當然更關(guān)鍵的是我們相信祝融號能正常工作到那個時候,而且將會運行得更久!