火星车也要放国庆长假?没错,而且比我们假期还长

编者按:“浩瀚的空天还有许多未知的奥秘有待探索” , 为此 , 中科院之声与中国科学院国家空间科学中心联合开设“Calling太空”科普专栏 , 为大家讲述有趣的故事 , 介绍一些与空间科学和航天相关的知识 。
在十一国庆长假来临之际 , 你听说了吗 , 火星上的所有探测器们也要放假 , 而且比我们假期还长 。 那个在火星上不断给我们发回“游客照”的祝融号火星车 , 就在“休假”之列 , 另外 , 此次“休假”的也包括美国的火星车 。
有人问 , 是因为沙尘暴 , 让祝融号的太阳能板不工作了吗?其实并不是 , 毕竟美国的毅力号使用的是核电池 , 不受太阳能限制 , 也同样要“休假” 。
火星车也要放国庆长假?没错,而且比我们假期还长
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祝融号火星车(图片来自网络)
火星车也要放国庆长假?没错,而且比我们假期还长】说是“休假” , 其实它们都还在正常运转着 , 只不过它们和地球的联络中断了 , 据专家估计大概持续50天时间 。 由于采集到的数据无法发送回来 , 所以我们就当它们在放假了 。 这次失联 , 也不必往阴谋论方面想 , 其实是由地球与火星在宇宙中的位置关系造成的 。
什么样的位置会导致火星无法与地球通信?
地球和火星 , 都是围绕太阳转圈的 , 地球转一圈大约365天 , 火星转一圈大约相当于地球的687天 , 一圈的时间地球转了快两圈了 。 总有一个时间 , 地球和火星在太阳连线上 , 分居太阳两侧 , 这种位置关系叫做火日合相 。
火星车也要放国庆长假?没错,而且比我们假期还长
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火日合相示意图
这个时候 , 巨大的太阳不仅是一个遮挡物 , 而且它会不断放射出很强的电磁波 。 我们和火星探测器之间靠的是无线电波通信 , 也就是特定特长的电磁波 , 而太阳发送更强的电磁波 , 两种电波就混在一起无法辨别了 。
通信信号可以避开太阳辐射的频段吗?
有人问 , 电磁波有好多好多频率 , 我换个频段行不行?
但是 , 问题就在于 , 太阳是全波段发射的 , 频率从低到高都有 , 我们躲不开 。 这些不同频率有着不同的名字 , 例如可见光、紫外线、X射线 , 等等 。 科学家分析它每个频率电磁波的强度 , 有的强有的弱 , 跟大约6千度的黑体释放的辐射的强弱分布非常相似 , 如下图所示 , 所以科学家才得出“太阳表面大约6千度”的结论 , 其实没有人去太阳表面测过 。
火星车也要放国庆长假?没错,而且比我们假期还长
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太阳的辐射频谱近似于6千度的黑体辐射(图片来源:依据涂传诒《日地空间物理学》修改)
因此 , 咱们探测器可用的电磁波频段 , 基本太阳也在发射同样的电磁波 , 只不过强弱有别 。 如果太阳辐射可以与通讯信号强度相比较 , 那就如同给文字上泼了一滩墨水 , 文字写的什么就读不出来了 。
其他探测器的信号也会受到太阳电磁辐射的干扰吗?
太阳全波段发射的电磁波 , 会被地球大气吸收 , 不怎么影响咱们生活 。 但对于从大气之外的宇宙空间发送回来的电磁波通讯来说 , 太阳的辐射干扰就比较强了 。 当卫星离得近时信号比太阳辐射强 , 不容易被干扰 , 比如这次国庆长假 , 其他的卫星是“不放假”的 。 然而 , 离得越远卫星的信号越弱 , 火星和地球分居太阳两侧时 , 相距大约4亿公里 , 此时所有火星探测器发送回来的信号强度就很难从太阳辐射中区分 , 那它们也就集体失联了 , 无论中国还是美国的探测器 。
除了火星探测器 , 还有一类会被太阳辐射明显干扰的卫星 , 就是飞行在地球和太阳之间引力平衡的拉格朗日L1点上的卫星 。 这里的卫星可以随着地球绕太阳一同转圈 , 永远停留在日地连线上 , 如此一来太阳上如果有爆发活动 , 辐射和高能粒子在冲击到地球之前 , 先要经过这颗卫星 , 它有很大的预警价值 。 但实际上L1点卫星的飞行轨道 , 是绕着这个点转圈 , 永远错开一些 , 那是因为活动在日地连线上 , 发送给地球的信号会受到太阳辐射的强烈干扰 。 拉格朗日L1点距离地球才150万公里 , 火星可就远得多了 , 信号也更容易受干扰 。