【環(huán)球時(shí)報(bào)-環(huán)球網(wǎng)報(bào)道】我國首次自主火星探測任務(wù)天問一號探測器于2020年7月23日升空，2021年5月15日著陸火星烏托邦平原南部。截至10月中旬，環(huán)繞器已經(jīng)飛行了450余天，祝融號火星車駛上火星表面也已經(jīng)超過150余天。目前探測器狀態(tài)良好，已取得大量科學(xué)數(shù)據(jù)。然而近期，天問一號居然“失聯(lián)”了一個(gè)多月，這究竟是怎么回事呢？
目前，天問一號環(huán)繞器運(yùn)行在中繼通信軌道，主要為祝融號進(jìn)行中繼通信。2021年9月下旬至10月中旬，火星、地球運(yùn)行至太陽的兩側(cè)，且三者近乎處于一條直線，出現(xiàn)日凌現(xiàn)象，由于受太陽電磁輻射干擾的影響，器地通信中斷，環(huán)繞器和火星車轉(zhuǎn)入安全模式，停止探測工作。日凌結(jié)束后，環(huán)繞器擇機(jī)進(jìn)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(zhì)結(jié)構(gòu)、表面物質(zhì)成分與土壤類型分布、大氣電離層、火星空間環(huán)境等科學(xué)數(shù)據(jù)，同時(shí)兼顧火星車拓展任務(wù)階段的中繼通信。
什么是日凌？
在關(guān)心天問一號是否安好之前，要先了解，什么是日凌現(xiàn)象？傳統(tǒng)意義上的日凌，是針對通信衛(wèi)星提出的。通信衛(wèi)星一般位于赤道上空，距離地球36000km軌道高度的地球同步軌道上。而每年的春分和秋分時(shí)節(jié)，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(wèi)星重合。太陽每時(shí)每刻都在發(fā)射大量的雜亂無章的無線電信號，而我們用于接收衛(wèi)星信號的天線，實(shí)際上也會接收到來自太陽的信號。而在強(qiáng)大的太陽面前，衛(wèi)星信號猶如燭火一般不值一提。雖然現(xiàn)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干擾正常的通信衛(wèi)星的信號，這會導(dǎo)致地面接收出現(xiàn)異常，例如我們家庭里的電視會信號不穩(wěn)定，出現(xiàn)“雪花”屏或藍(lán)屏。
而在探測火星時(shí)，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。那么，當(dāng)火星被太陽擋住，或者說被太陽光完全淹沒的時(shí)候，探測器自然也將被太陽遮擋。在天文學(xué)上，火星和地球運(yùn)行至太陽的兩側(cè)呈近似180°的現(xiàn)象被稱為火星合日。根據(jù)太陽系天體運(yùn)動的規(guī)律，今年自9月下旬至10月中旬，天問一號正處在日凌階段。
日凌對火星探測器有什么影響？
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(dá)探測器的位置。天問一號探測器距離我們?nèi)绱酥b遠(yuǎn)，我們對它的狀態(tài)只能通過無線電信號得知?；鹦呛先涨昂?，很容易出現(xiàn)日凌現(xiàn)象，探測器與地球之間的聯(lián)系將受到太陽的顯著影響，甚至有可能發(fā)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(jìn)行對話，也就無法指揮祝融號進(jìn)行科研探測。簡而言之，太陽是一個(gè)巨大的輻射源，當(dāng)它出現(xiàn)在我們地面站和探測器通信鏈路上時(shí)就會影響通信，因此，此次天問一號和祝融號“失聯(lián)”了一個(gè)月。
天問一號是如何度過日凌的？
在日凌期間，地面對天問一號的狀態(tài)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。由于地面控制人員對探測器的在軌狀態(tài)是有數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)積累的，因此在“失聯(lián)”期間，探測器經(jīng)歷的外部環(huán)境條件是可預(yù)估的。其次，探測器可針對可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)采取規(guī)避措施，同時(shí)根據(jù)預(yù)估的環(huán)境條件，在進(jìn)入日凌前對探測器的相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)設(shè)置，將整個(gè)探測器狀態(tài)調(diào)整至相對簡單、可靠的“安全模式”。最后，探測器擁有自主管理能力，在日凌期間對器上系統(tǒng)進(jìn)行定期檢查，發(fā)現(xiàn)異常情況將按事先制定好的預(yù)案進(jìn)行自主處置，保證探測器在出日凌后正常與地面建立通信鏈路。
總而言之，火星探測日凌是一個(gè)自然現(xiàn)象，而日凌同時(shí)也為行星探測技術(shù)積累一定的經(jīng)驗(yàn)。安全度過第一個(gè)日凌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多天的祝融號好好放個(gè)假，你說是不是？（褚英志）
