新華社北京10月22日電 題:“不在服務(wù)區(qū)”一個月,天問一號經(jīng)歷了啥?
新華社記者胡喆
地球、火星運(yùn)行到太陽的兩側(cè)且三者近乎處于一條直線,這種現(xiàn)象稱作日凌。2021年9月下旬開始,天問一號與地球的通信受到太陽電磁輻射干擾,出現(xiàn)不穩(wěn)定甚至中斷。日凌期間,天問一號和祝融號進(jìn)入自主運(yùn)行模式,暫??茖W(xué)探測工作。
天問一號探測火星的一舉一動,備受關(guān)注。國家航天局22日最新消息,日凌現(xiàn)象近日已經(jīng)結(jié)束,探測器與地球之間的測控通信恢復(fù)正常,通過遙測數(shù)據(jù)判斷,天問一號日凌期間狀態(tài)正常,安全度過首次日凌。環(huán)繞器將于11月初進(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)構(gòu)造、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),同時兼顧火星車拓展任務(wù)階段的中繼通信。那么,什么是日凌?天問一號是如何度過日凌的?
什么是日凌?
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(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。
太陽每時每刻都在發(fā)射大量的雜亂無章的無線電信號,而用于接收衛(wèi)星信號的天線,實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。
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。那么,當(dāng)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。根據(jù)太陽系天體運(yùn)動的規(guī)律,2021年自9月下旬至10月中旬,天問一號處在日凌階段。
日凌對火星探測器有何影響?
天問一號目前與地球的距離約4億千米,即使以光速飛行也要20多分鐘才能到達(dá)。天問一號距離地球如此之遠(yuǎn),人們對它的狀態(tài)只能通過無線電信號得知。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)行聯(lián)絡(luò),也就無法指揮祝融號進(jìn)行科研探測。
簡而言之,太陽是一個巨大的輻射源,當(dāng)它出現(xiàn)在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(lián)”了一個月。
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,這就對天問一號的自主控制能力提出較高要求。由于地面控制人員有數(shù)據(jù)和經(jīng)驗積累,因此在“失聯(lián)”期間,天問一號經(jīng)歷的外部環(huán)境條件是可預(yù)估的。
為了保證在軌飛行安全,天問一號環(huán)繞器團(tuán)隊于2021年9月中旬對環(huán)繞器的工作模式進(jìn)行了調(diào)整。在完成全面狀態(tài)檢查后,通過地面指令將環(huán)繞器設(shè)置為自主安全穩(wěn)態(tài)管理模式,即“日凌模式”,以應(yīng)對器地失聯(lián)情況。在進(jìn)出日凌期間,地面每天接收環(huán)繞器狀態(tài)遙測,一方面判定環(huán)繞器在軌狀態(tài),一方面判定太陽對器地通信的干擾。
隨著火星、地球與太陽相對位置的移動,環(huán)繞器對地?zé)o線通信經(jīng)歷了受到干擾、出現(xiàn)中斷、逐漸恢復(fù)的過程。2021年10月中旬,器地通信恢復(fù),任務(wù)團(tuán)隊開始了狀態(tài)評估工作。經(jīng)仔細(xì)分析與確認(rèn),環(huán)繞器狀態(tài)良好。日前,任務(wù)團(tuán)隊通過地面發(fā)令形式,正式將器上狀態(tài)設(shè)置為“出日凌”。這標(biāo)志著天問一號環(huán)繞器順利完成了一月有余的全自主飛行,圓滿通過了日凌考驗。
中國航天科技集團(tuán)八院天問一號環(huán)繞器副總指揮褚英志表示,火星探測日凌是一個自然現(xiàn)象,日凌也為行星探測技術(shù)積累了一定經(jīng)驗。安全度過第一個日凌的天問一號和祝融號讓大家更加充滿信心。
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