通信被全频干扰!我国已联系不到“天问一号”,究竟发生了什么?

人类探索火星还处于初步阶段,NASA已经发射了多个探测器着陆火星。中国也成功在火星表面着陆了祝融号火星车,这算得上目前最前沿的火星探索任务了。

通信被全频干扰!我国已联系不到“天问一号”,究竟发生了什么?

“天问一号”已经失联?通信被全频段阻塞干扰

借助探测器探索太阳系的行星,不仅面临距离过长通信时延太大的问题,而且如果出现行星凌日的状况,也会阻碍探测器与地球之间的通讯。地火之间直接电磁通讯,大部分时候是没有什么问题了。

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然而因为火星和地球绕太阳运转,并不处于同位的角度。当火星运转到太阳一侧,地球处于太阳另一侧,地火之间的通讯就会被屏蔽。近期毅力号和天问一号以及祝融号火星车,都和地球失去了联系。地面控制中心接收到的所有频道,都被高强度的噪声淹没。

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地球与火星探测器之间的联系,是分成多个频道进行的,这能保证有足够的频段保持通讯的畅通。然而纵使通讯频段再多,在太阳的电磁干扰面前,都没法不受影响。NASA探索火星多年,对于地火之间通讯中断早已十分熟悉。

太阳剧烈的电磁辐射影响电磁信号传输

每次火星凌日或者地球凌日的时候,地火之间就没法正常进行无线通讯。太阳为何有如此巨大的通讯屏蔽作用呢?这跟太阳的结构相关,太阳本体的核聚变反应产生大量光和热,与之伴随的是覆盖全频段的电磁波。

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日冕层是另一个电磁波来源,日冕层有大量高温带电粒子,这些粒子碰撞就会产生很强的电磁辐射。不过因为太阳距离地球有1.5亿公里,电磁辐射到达地球附近,强度已经比较弱了。火星凌日是火星处于太阳黄道面另一侧,地球上的电磁信号自然没法不受太阳电磁辐射影响。

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如果是地球凌日的话,地火之间的通讯也会受影响,但没有火星凌日那么严重。而且地球的轨道更靠近太阳,所以地球凌日的时间更短。这次火星凌日将导致地火通讯中断大约半个月左右,在这期间火星车不会继续在火星表面行进,但也不会停机。相应数据处理还是得及时进行的,在太阳电磁干扰结束后,探测器就能直接将数据传输回地球。

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既然地火之间通讯会受到太阳的影响,那么有没有什么方法可以绕过太阳进行通讯呢?解决这一问题也很简单,只需建立中继通讯卫星网络。有了中继卫星作为数据中转站,就可以不受太阳电磁干扰。

建立中继通讯卫星网络能避免太阳电磁辐射干扰

随着人类对外太阳系探测的推进,中继通讯的作用也会越发明显。虽然中继卫星能够覆盖更广的范围,但通讯时延会进一步延长,所以这种方案并不能真正解决通讯的问题。而且要建立全面的中继卫星通讯网络,还需要地面通讯站的配合。

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在全球多地建立适配的地面接收站,才能及时捕获信号。中国的行星探索计划进行没多久,想要建立健全完善的卫星中继通讯网络,仍需要足够长一段时间。相比这种有较大时延的通讯方式,量子通讯则具有极大的优势。

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量子通讯时延很小,如果要探索太阳系外围的柯伊伯带,电磁通讯就显得过于落后了。接收一次数据就得数天时间,而且信号损失严重,不符合大量数据的传输要求。

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激光通讯能一次性传输足够多数据,这也是取代电磁通讯的一种新的通讯方式。未来人类殖民火星建立火星基地,和地球之间的联系会采取激光通讯的方式。还能满足高速网络数据传输的要求。

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页面更新:2024-03-06

标签:日冕   火星   电磁辐射   太阳系   探测器   行星   电磁   干扰   地球   太阳   通讯   通信   我国

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