天问一号探测器进入日凌阶段与地面“失联”

未知 2021-10-07 15:47

天问一号探测器进入日凌阶段与地面“失联”


国家航天局探月与航天工程中心近日发布,9月下旬开始,天问一号探测器进入日凌阶段。期间,探测器将与地面“失联”,持续大约一个月。本月中旬后,日凌结束,探测器将恢复与地面的通信,继续开展科学探测。那么到底什么是日凌呢?天问一号又会如何安然度过日凌期?

当天体、地球逐渐运行至太阳两侧且三者近乎处于一条直线上,太阳电磁辐射干扰逐渐增强,器地通信受到干扰,出现不稳定甚至中断,这就是日凌。

不过日凌并不是今年的特有现象。航天科技集团五院天问一号探测器系统总设计师孙泽洲解释说,围绕太阳,地球公转轨道在最内圈,火星公转轨道在最外圈,形成两个同心圆。而火星公转周期与地球不同,约为687天,因此每隔一段时间,太阳、地球、火星三者便会运行至同一条直线,日凌就会如期而至,这一次恰好是9月下旬开始,这个时期正好也是火星和地球距离最远的3.95亿公里的时候。孙泽洲说:“主要还是由于太阳的辐射噪声等等,导致无线通信不能够很有效地进行数据通信,所以这段时间我们的(数据)上行可能也不能进行控制了,下行的数据可能也不能够有效收到了,这就是一个必然的结果。”

也就是说,进入日凌后,地面上的科学家可能还会断断续续收到一些信号,但基本上只收信号不发信号了,同时一直在遥测中。也就是在日凌期间,天问一号火星探测器与地面“失联”是预期的正常状态,“失联”不是“失踪”。在这个过程中,天问一号探测器不管是环绕器也好,火星车也好,基本都处于安全模式,等待通信能够完全恢复之后就能进行下一步工作,因此,在这一个多月的时间里,天问一号探测器主要靠自己。孙泽洲说:“包括日常维持自己的健康状态,同时还有一些故障自主检测、故障重构、故障处理等功能。在这个过程中,一旦出现故障,它也能够检测到,在一定程度上使自己处于安全状态。”

2007年11月,嫦娥一号进行绕月探测时,就曾遭遇过短暂的日凌干扰。相比之下,这一次,日凌持续时间会长得多,潜在风险系数也高了很多。对此,孙泽洲并不过分担心,他告诉记者,通过此前火星探测器的运行,整个状态已经得到较全面的确认。另一方面,科学家们在日凌发生前已对探测器上的软硬件进行了很多提前设置,做到有备无患。孙泽洲介绍:“这种没有地面干预的周期运行,以及对一些影响到安全的故障的检测等等,我们在之前都设计了,而且在地面测试过程中,针对这些内容也都进行过验证。”

航天科技集团五院火星探测器总体主任设计师王闯介绍,进入日凌前,环绕器需要对器上状态进行设置,主要是调整环绕器的姿态,启用器上自主管理策略,以便于获取稳定的太阳能并保持对地通信指向,如果出现异常将自动触发故障诊断并自主处置,确保整器安全;火星车进入日凌前,需要进行周期模板调整,匹配日凌后的测控弧段。进入日凌后,环绕器上下行通信链路都处于工作状态,日凌初期和末期器地之间可能有一定的不确定的通信能力,但为了确保安全,我们只下行不上行。王闯说:“比如要对这些设备的自主温控的温度阈值进行设置,相当于它自主运行的时候,我这边不管它了,它就自己按阈值来控,保证设备温度在安全工作范围内,保证设备不会出问题。另外就是一些自主的安全逻辑之类都要确认。”

一个多月的日凌期结束后,和地面恢复通信的天问一号探测器接下来还有哪些重要使命?对于已经超期服役的火星车来说,又将开始怎样的探险旅途呢?

“祝融号”火星车设计寿命是90个火星日,现在已经是超期服役。我国首次火星探测任务工程总设计师张荣桥介绍,日凌结束后,环绕器将择机进入遥感使命轨道,开展火星全球遥感探测,获取火星形貌与地质结构、表面物质成分与土壤类型分布、大气电离层、火星空间环境等科学数据,同时兼顾“祝融号”火星车拓展任务阶段的中继通信。张荣桥说:“出了日凌之后,要调整整个探测方案,要转到环绕器以实现全球环绕为主,同时兼顾火星车巡视探测的踪迹。这是我们一次实现‘绕、着、巡’整体任务的综合考虑。我们后续在取得当前好的基础之上,工程系统会精益求精,努力工作,确保探测器安全,力争为科学研究获得更多有效的探测数据。”

我国首次火星探测任务地面应用系统总设计师刘建军透露,日凌结束后,接下来环绕器将和“祝融号”火星车一起在着陆区以外地区寻找水冰的存在。刘建军说:“我们应该会有一个计划,就是对一些重点的探测区域,也在发动全国乃至国际上一些火星科学家,对我们后续的遥感探测提一些探测对象,有水冰的地区,我们重点去探测。”

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