中美火星車都快要失聯!不是外星人是太陽在「搞鬼」

國情動向 12:00 2021/09/07

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中美火星車都快要失聯!不是外星人是太陽在「搞鬼」

中國天問一號火星探測任務快要迎來又一大挑戰。祝融號火星車順利工作超過100天之際,就快要與地球失去聯繫。除了中國祝融號,美國毅力號火星車,還有阿聯酋等其他國家的火星探測器,亦會在9月中左右開始,與地球失聯一段時間。這都並非祝融號等探測器本身問題導致,亦非外星人在整蠱人類,而是太陽在「搞鬼」。究竟所謂何事?

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  • 太陽為甚麼在搞鬼?

太陽不僅是個巨大的火球,也是個巨大的電磁噪聲制造機。太陽的電磁波種類繁多,除了有可見光,還有伽瑪射線、X光,到人類常用的長波無線電波段等。

因此,當有天體運行至,與太陽和地球同一直線時,太陽發出的強大電磁波,便會將天體與地球之間的聯絡信號淹沒,接收器難以分辨信號和噪音,阻止準確通信,從而造成航天器暫時與地球失聯。

這種情況稱為日凌(Sun outage)。

  • 火星快與地球「玩捉迷藏」

火星與地球之間的日凌快要發生。

火星和地球都環繞太陽公轉,火星軌道比地球更大,地球365天公轉一周,火星要大約687天。每隔一段時間,太陽、地球、火星便會運行至同一條直線,此時通信就會受到影響。

尤其現在火星快要運行到太陽後面,太陽處於地球與火星中間,地球與火星的雙向通信都會受到顯著影響。因為信號不但會受到太陽電磁波干擾,而且還會受到太陽龐大的體積完全遮擋。

這個時間火星和地球的距離也是最遠的,達到3.95億公里。

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  • 日凌還會影響一般人生活

日凌不僅影響火星任務,人類在地球上的通信也會受到干擾。

傳送電視信號的衛星,都是運行在赤道上空地球靜止軌道衛星。每年春分、秋分時節,太陽直射赤道,太陽、衛星、地球形成一條直線,太陽電磁波便會干擾衛星信號接收。

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因此每年春分、秋分前後,世界各地電視轉播信號時常不穩定、畫面出現「雪花」。國家廣播電視總局今年2月便發佈預告,稱在2月25日至3月17日期間,北京、上海、杭州等多座城市電視信號接收會受影響。

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  • 祝融號失聯怎麼辦?

失聯的其實不只祝融號,火星軌道上的天問一號環繞器也會失聯。這聽起來雖然可怕,但探測器都已做好充分準備。

天問一號探測器系統總設計師孫澤洲表示,日凌期間,祝融號火星車與環繞器,會暫停所有科學活動,轉入安全模式,靜待日凌過去。

但安全模式並不代表完全停止工作。就如人睡著後,仍然需要維持身體各項機能正常運轉,火星車與環繞器也是如此。環繞器需要依靠自主控制,保持飛行狀態,祝融號火星車也要持續獲取能量和控制溫度等,以保證在日凌後能夠迅速恢復工作狀態。

孫澤洲說:「這個過程中對於探測器自主性的要求可能會很高,因為在一個月甚至更長一點的時間內,需要它們完全自主運行。」

  • 經驗+準備 給予專家信心

孫澤洲說:「我還是比較放心的,相信兩器(火星車與環繞器)可以平穩度過日凌。」

這種自信很大程度源於,兩器過去的百多天的穩定表示。「過去的這段時間裏,我們已經對兩器各個系統硬件、軟件的運行狀態有了一個全面確認,心里有底。」

另一方面原因是前期準備工作。北京航天飛行控制中心責任總師崔曉峰稱,通過對火星公轉周期、公轉軌道等數據的精確計算,早在研制階段,團隊便已準確預報了此次日凌的發生時間,並做了相應準備。

例如,除提前設置好相關程序外,在進入安全模式後,祝融號及環繞器還會定期進行自我體檢,以保證自身狀態平穩。

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  • 日凌失聯有辦法可解決嗎?

日凌可說干擾航天活動的「常客」,除了衛星電視和火星任務,探月任務也會受到影響。以中繼衛星通信,讓信號繞過太陽走,則是個解決辦法。

2018年嫦娥四號任務就有類似設置。嫦娥四號要著陸的月球背面,是從地球上永遠也看不到的,因此嫦娥四號在月背與地球通信,都需要經中繼衛星接力。

嫦娥四號發射前,中國就發射了「鵲橋」中繼衛星,至月球軌道上的拉格朗日L2點,這個位置可以同時看到月背和地球,為嫦娥四號與地球搭橋。

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不過,這個設置無法在火星任務中使用。天問一號環繞器,實際上也是祝融號與地球的通信中繼,但火星與地球的距離要比月球遠太多,而且火星與地球中間隔著太陽,環繞器本身無法避免日凌影響。

如果人類今後殖民火星,要常年與地球保持聯繫,那麼通信中繼就可能要放到同時遠離火星和地球的地方,例如另一行星。

但崔曉峰認為,目前而言,日凌的影響完全可控。「只要做到精確預測、周密準備、精準實施,完全不用過分擔心日凌的影響。」

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責任編輯:連兆鋒

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