中國的第一輛火星車『祝融號』成功登陸了火星,此時中國的三大火星任務『繞、落、巡』已經完成了兩個關鍵步驟,『祝融號』也將把剩餘任務『巡』完成。
可是在這次任務當中,我們會發現,2012年5月15號『祝融號』成功登陸火星,可是我們一直等到了2012年5月19號才看到火星和火星車登陸過程的照片,整整過去了4天的時間。
同樣是執行火星任務的美國『毅力號』探測器則登陸火星後,並沒有等4天的時間,而是馬上就看到了毅力號的照片。
那麼問題來了,為什麼同樣是執行火星登陸的任務,中國和美國兩國發佈照片的時間會相差這麼多呢?地球與火星之間的通信地球和火星之間如果要直接進行通信,實際上是很困難的。
我們在地球上能夠快速地實現通信,主要是因為地球上遍佈各種通信設施,每當我們打電話或者聯網時,這些設施可以快速地把信息來回傳遞。
因此,隨著通信技術的升級,傳輸速度可以快速迭代。
可是地球和火星之間的通信就沒辦法這樣。
要知道,地球距離火星最近時,這個距離也達到了5500萬公裡,最遠時可以超過4億公裡。
在這個距離中間,沒有任何可以幫助傳輸的通信設施。
這還不是這麻煩的,地球的平均公轉速度是:29.783千米/秒,而火星的平均公轉速度是:24.007千米/秒。
也就是說,地球和火星都在快速的運動,而是靜止不動的,這無形當中增加了傳輸信號的難度。
這些問題會使得地球和火星的通信變得困難,同時傳輸信號的速度也不可能太快。
那整個過程是怎樣的呢?『天問一號』探測器主要由環繞器、著陸器和巡視器《『祝融號』火星車》組成。
當『天問一號』探測器抵達火星周圍時,開啟環繞探測火星,完成整個任務的就是環繞器。
說白了,就是繞著環形轉,猶如火星的一顆衛星。
而中國的科學家在環繞器中轉載了低增益收發天線、中增益發射天線、高增益收發天線組合,同時還配置了固態放大器《主動段和入軌初期》、行波管放大器。
基於這樣的設計,環繞器的通信參數如下:正常測控模式:上行2000bps,下行16384bps;應急測控模式:上行7.8125bps、下行32bps;數傳碼率:16k~4096Kbps《編碼後》,多檔可選。
這大致相當於我們以往所使用的4兆寬帶,以及遠遠低於如今每家每戶所用的寬帶水平。
也就是說,從火星上傳輸東西到地球,比你在家打遊戲時用的網速還要慢。
但這還不是最糟糕的,由於環繞器所處的軌道原因,它一天大概就隻有一半的時間可以和地球通信。
地球與火星車之間的通信以上還是環繞器的情況,而我們知道『祝融號』火星車實現了降落火星的任務。
如果『祝融號』火星車要和地球上聯絡,這個難度比環繞器還要難。
主要有兩種途徑,一種是『祝融號』火星車直接和地球通信,這個速度奇慢無比,大概隻有16bps,這個路徑主要用於地球上的科學家判斷『祝融號』火星車的狀態,根本沒有辦法傳輸照片,如果真要用這個來傳輸照片,那需要好幾天的時間。
而另一種途徑是『祝融號』火星車和環繞器通信,再由環繞器與地球通信,這個速度要快很多,大概可以達到20Mbps。
可是缺點也很明顯,『祝融號』火星車每天隻能和環繞器通信一次,每次通信的時間隻有8~10分鐘,能夠傳輸的數據總量有限。
其次,『祝融號』火星車落到地球面,也不是直接可以和環繞器聯絡的,而需要3天的時間。
為何需要4天時間?因此,2012年5月15號『祝融號』成功登陸火星後,要2012年5月18號環繞器與『祝融號』火星車聯系上,並開始傳輸信息。
接近這環繞器會與地球聯系,把信息傳遞給地球。
科學家在拿到數據後,還要對數據進行整理,才能最終得到照片。
因此,要花4天時間才最終公佈照片也就不足為奇了。
那麼為什麼美國的『毅力號』火星探測器不需要4天時間,而可以直接公佈照片呢?
這主要是因為天問一號這次是單槍匹馬,首次前往火星探索。
而美國已經有許多探測器前往過火星,而且在火星上空就有好幾個正在服役的環繞器,這就使得『毅力號』火星探測器著陸上可以快速與環繞器聯系,並且把數據傳遞給環繞器,再由環繞器傳回地球。