為何祝融和NASA毅力號將相繼失聯,9月底火星究竟會發生什麼大事

8月30日,“祝融號”在火星上已經整整行駛了100天,在這100天中,“祝融號”行駛了1064米,6臺裝置獲取了10GB的科學資料,可謂是碩果累累,火星車狀態良好、能源充足,將繼續向著陸點以南的古海陸交界方向行駛,繼續它的探索之旅。

為何祝融和NASA毅力號將相繼失聯,9月底火星究竟會發生什麼大事

壞訊息:祝融號即將失聯,同時失聯的還有NASA火星探測器

但有一個壞訊息要告訴大家,祝融號即將失聯,並且同時失聯的還有NASA的火星探測器,而且很多機構在幾個月前就開始預告了,這讓大家有點納悶,難道火星上真有大事件發生?

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火星沙塵暴即將發生?

祝融號和NASA的火星探測器毅力號同時失聯,但問題是祝融號降落的是烏托邦平原南部,座標是

25。1°N 109。9°E

,而毅力號降落的位置是耶澤羅撞擊坑,兩者相距超過1800千米!

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能讓兩者同時失聯的只有火星上發生超大規模的沙塵暴,但是橫跨1800千米,真有可能發生嗎?其實各位別小看了火星沙塵暴,它的規模是遍佈火星全球,不過此次失聯規模空前,不僅是火星地面的探測器,還有火星軌道上所有執行的航天器,全部失聯!

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火星日凌干擾:地球人無法解決

這個干擾其實還是比較容易理解的,就是火星跑到了太陽“後面”,當然不需要擋住,只要靠得太近,就會因為太陽日冕層發出的全頻段干擾而導致訊號被淹沒在噪聲中,當然如果太陽要是擋住訊號那就更加不行了。

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太陽系的八大行星都大致在黃道面上公轉,由於其速度差,總有一天會跑到太陽的另一邊,當然外行星存在的情況是日凌,而內行星則有兩種情況,一種是日凌,另一種是凌日,兩種的區別如下:

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凌日是內行星從地球和太陽之間透過,地球上可以看到該行星在“太陽表面經過”,而合日則是該行星“靠近”太陽,包括從“正面經過”和“背面經過”,這次就是屬於合日,火星從“太陽背面”經過,當然並沒有從太陽背面,而是在極近的視角。

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太陽是一個等離子“火球”,日冕層百萬度的高溫發出的輻射,從電磁波段到X射線波段的,涵蓋了人類通訊的幾乎所有手段,所以當火星視角太接近太陽時,太陽的強大電磁波訊號會將測控訊號徹底淹沒,所以無論是NASA還是CNSA(中國國家航天局)或者ESA(歐空局),或者ISRO(印度宇航組織)以及UAESA(阿聯酋空間局)都沒有任何辦法,這些國家和組織都在火星表面或者軌道上有航天器存在。

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什麼時候開始會失去聯絡?

其實火地之間通訊並不是說斷就斷的,只是在火星在“靠近太陽”的過程中由於干擾,誤位元速率會增加,當誤位元速率高到一定程度,難以正常傳輸資訊時,基本可以認為訊號中斷失聯了,那麼怎麼樣才算是標準呢?

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一般是2°,如果太陽活動高峰期還會提早一點,從

2021年10月2日19:19分以後,距角開始小於2度,儘管此時中國已經是晚上,但我國在阿根廷的

內烏肯深空測控站即將迎來日出,不過到那會地球上也沒哪個測控站可以聯絡得上,“非戰之罪”,實在是太陽這個對手太厲害了。

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這個接近值10月9日8點39分左右達到最小,此後逐漸遠離,到

2021年10月14日早上7點20左右大約就遠離到了2°的位置,通訊基本可以恢復。

為何很多機構說9月份就會中斷?

2°中斷通訊是10月2日,為什麼很多機構說9月就會中斷?其實這個和太陽活動有關係,日冕層“漲落”以及太陽的日珥等活動都會改變太陽的“直徑”,因此說從9月底開始並沒有毛病,從9月底到十月中,大約接近20天左右,誰都不知道祝融號在火星上幹什麼!

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失聯的祝融號和毅力號打算幹嘛?

2019年9月份火星合日期間,儘管好奇號火星探測車具有很強的自主任務能力,但仍然暫停行駛,攝像機也暫停拍攝畫面,洞察號的機械臂也暫時不移動,但探測器的科學研究工作仍將繼續。

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為什麼會這樣?其實很簡單,因為火星車在火星地面的探測活動需要人在迴路中參與,一旦判斷失誤造成翻車那就徹底瞎了,所以無法聯絡時火星車是不可能自行活動的,畢竟這半個多月的時間不是問題,但要是就此報廢,那絕對是個大問題。

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所以可以推測,我國的祝融號也會靜止不動等待恢復聯絡,但被動的資料探測是不會停止的,比如大氣資料,氣溫、風速等等,而且它和天問一號著陸器和軌道器之間的通訊並不會中斷,那個會受到軌道器凌日影響,但時間非常有限。

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有什麼手段能讓地球和火星一直保持聯絡?

地火之間的距離最短是5500萬千米,最遠可達4億千米,

無線電跨越這個距離大約需要2。7分鐘到22。2分鐘不等,這就是無線電的侷限,它還要受到合日干擾,難道就沒有一種沒有延時且不被幹擾的通訊嗎?

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傳說中的量子通訊明顯是可以解決問題的,當然這種直接利用量子糾纏的通訊是無法實現的,而量子加密通訊是建立在傳統的鐳射通訊或者無線電通訊技術之上,它無法解決日凌干擾。

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不過要是在火星軌道上建立一個鐳射通訊的星座,透過環太陽軌道的多個探測器中繼與地球之間保持聯絡,這倒不是不可以,比如可以發射鐳射通訊中繼衛星,或者一顆大口徑天線的衛星中繼無線電訊號也是可以的,只是為了這半個多月的通訊,花那麼大價錢,到底值不值?

延伸閱讀:火星上看地球合日或者凌日

這次地球看火星躲到太陽背後,其實從火星看也是地球躲到了太陽背後,在火星看來這叫做地球合日,但還有另一種情況,就是火星衝日時,在火星看來,地球在天空中慢慢接近太陽,如果距離過近,儘管火星探測器向地球發射的訊號我們能收到,但火星探測器無法接收到地球發出的訊號,因為被太陽淹沒了。

為何祝融和NASA毅力號將相繼失聯,9月底火星究竟會發生什麼大事

從2022年12月7日開始,地球和太陽的視角小於2°,此時訊號傳輸即將中斷,一直要到12月10日左右才會恢復到大於2度,到此時才會恢復正常通訊,由於地球對火星來說是內行星,它的執行速度要快得多,因此2022年火星的通訊中斷也就3天左右,只有這次的1/5不到。

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各位有沒有發現都是晚上?當然這沒所謂,軌道器環繞火星時大部分時間都能看到地球,所以一般從此時開始就算是通訊恢復啦。