“不在服务区”一个月，天问一号经历了啥？地球、火星运行到太阳的两侧

地球、火星运行到太阳的两侧且三者近乎处于一条直线，这种现象称作日凌。 2021年9月下旬开始，天问一号与地球的通信受到太阳电磁辐射干扰，出现不稳定甚至中断。日凌期间，天问一号和祝融号进入自主运行模式，暂停科学探测工作。
天问一号探测火星的一举一动，备受关注。国家航天局22日最新消息，日凌现象近日已经结束，探测器与地球之间的测控通信恢复正常，通过遥测数据判断，天问一号日凌期间状态正常，安全度过首次日凌。环绕器将于11月初进入遥感使命轨道，开展火星全球遥感探测，获取火星形貌与地质构造、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，同时兼顾火星车拓展任务阶段的中继通信。那么，什么是日凌？天问一号是如何度过日凌的？

文章图片
环绕器遭遇日凌现象模拟图。航天科技集团八院提供
什么是日凌？
传统意义上的日凌，是针对通信卫星提出的。通信卫星一般位于赤道上空，距离地球36000千米轨道高度的地球同步轨道上。而每年的春分和秋分时节，太阳也刚好直射地球赤道。因此从地球上看，太阳恰好与通信卫星重合。
太阳每时每刻都在发射大量的杂乱无章的无线电信号，而用于接收卫星信号的天线，实际上也会接收到来自太阳的信号。而在强大的太阳面前，卫星信号犹如烛火般不值一提。虽然现在的天线指向精度很高，但来自太阳的无线电信号将不可避免地干扰正常的通信卫星的信号，这会导致地面接收出现异常。
而在探测火星时，探测器是绕火星飞行的，从宏观上看，探测器的空间位置与火星重合。那么，当火星被太阳挡住，或者说被太阳光完全淹没的时候，探测器自然也将被太阳遮挡。根据太阳系天体运动的规律， 2021年自9月下旬至10月中旬，天问一号处在日凌阶段。

文章图片
日凌现象示意图。国家航天局提供
日凌对火星探测器有何影响？
天问一号目前与地球的距离约4亿千米，即使以光速飞行也要20多分钟才能到达。天问一号距离地球如此之远，人们对它的状态只能通过无线电信号得知。出现日凌现象，探测器与地球之间的联系将受到太阳的显著影响，甚至有可能发生信号中断。一旦无线电信号中断，地面就没法跟天问一号进行联络，也就无法指挥祝融号进行科研探测。
简而言之，太阳是一个巨大的辐射源，当它出现在地面站和探测器通信链路上时就会影响通信，因此，此次天问一号和祝融号“失联”了一个月。

文章图片
日凌现象模拟图。航天科技集团八院提供
天问一号是如何度过日凌的？
在日凌期间，地面对天问一号的状态一无所知，这就对天问一号的自主控制能力提出较高要求。由于地面控制人员有数据和经验积累，因此在“失联”期间，天问一号经历的外部环境条件是可预估的。
为了保证在轨飞行安全，天问一号环绕器团队于2021年9月中旬对环绕器的工作模式进行了调整。在完成全面状态检查后，通过地面指令将环绕器设置为自主安全稳态管理模式，即“日凌模式” ，以应对器地失联情况。在进出日凌期间，地面每天接收环绕器状态遥测，一方面判定环绕器在轨状态，一方面判定太阳对器地通信的干扰。