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在天问一号成功着陆火星后,祝融号火星车与地球上的飞控中心建立通信联系,遥测数据显示天问一号已经顺利踏上火星表面。登陆火星4天之后,大家最为期待的火星照片终于传回地球了:

中国首张火星表面照片来了!为什么用了4天,而美国只用20分钟?

祝融号传回的火星表面照片

从照片中可以看到,天问一号着陆器降落在一处平地,此前的自主降落系统选择了一块很好的着陆点。祝融号上的天线和太阳能电池板都已经正常展开。

中国首张火星表面照片来了!为什么用了4天,而美国只用20分钟?

祝融号传回的火星表面照片

从祝融号的前方可以看到,着陆器的坡道机构也已经正常展开。预计于本周六,祝融号将会沿着坡道机构行驶到火星表面上,开展火星漫游之旅。

历经4天的时间,祝融号终于把在火星上拍到的照片传回地球了。相比之下,早祝融号3个月登陆火星的美国宇航局(NASA)毅力号火星车,在着陆火星不到20分钟之后,就把火星照片传回地球。那么,为什么祝融号传输火星照片需要那么长的时间呢?

中国首张火星表面照片来了!为什么用了4天,而美国只用20分钟?

毅力号的首张火星照片

首先需要明确一点,天问一号是我国首次火星任务,不但把探测器送到火星轨道上,而且还要送到火星表面上,一上来就这样的高难度就连美国都做不到,所以我们不能苛责什么。NASA第一次成功发射探测器绕火星运行是在1971年,但直到1997年才实现火星车软着陆,前后时间跨度长达26年。

虽然祝融号可以通过X频段与地球进行直接通信,但数据传输速率只有16 bps。再加上火星的自转,祝融号与地球每天可以直接进行通信的时间很短,还不到30分钟。于是,祝融号想要把火星照片直接传回来是不现实的,只能用于遥测数据的传输。想要传输图像,只能借助在火星轨道上飞行的环绕器进行中继。

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祝融号和环绕器之间的通信速率要快很多,速率可达38 kbps。祝融号可以通过超高频(UHF)把图像数据传输给环绕器,然后再通过环绕器把图像传回地球,我们现在接收到的祝融号火星照片就是这么来的。

由于这是我们第一次探测火星,目前只有一个环绕器绕着火星飞行,所以祝融号并不是时刻都能上传数据,还需要等到环绕器飞到合适的位置才行。环绕器在与着陆器进行分离后,通过调整轨道进入了中继通信轨道。

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目前,环绕器的近火点为265公里,远火点为1.5万公里,每隔8.2小时绕行火星一圈。火星上一天的时间为24.6小时,所以轨道器每一个火星日可以绕着火星转3圈。

在每个火星日,器间通信的时间很有限,只有在近火弧段,才能进行一次大约10分钟的通信。虽然远火弧段的通信时间更长,可达25分钟,但每三个火星日才能进行一次。

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在接收到祝融号上传的图像数据之后,轨道器把图像数据传回地球还需要大约18分钟的时间,这是因为目前火星与地球的距离约为3.23亿公里。我们在接收到火星图像数据之后,还要进一步处理,最终才会呈现在大家面前。

至于毅力号可以这么快把火星照片传回地球,是因为NASA目前有3个探测器在火星轨道上,它们已经绕着火星飞行多年,之前已经给好奇号、机遇号等火星车进行过信号中继,早已轻车熟路。当毅力号登陆火星几分钟之后,它就能把图像数据传给在轨探测器,进而再传回地球。

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总之,我国的首次火星任务能够取得如此非凡的成就已经非常了不起,我们在火星探测方面迈出了巨大而又坚实的一步。接下来,就等祝融号在火星上给我们带来更多的惊喜。

原文链接:http://www.toutiao.com/a6964018058797007398

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