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甜宠影视|——火星探测器的测控是如何实现的『，“和火星探测器打个招呼”

天问一号火星探测器成功发射后 ， 正在地火转移轨道上飞驰 。 经过近7个月的飞行后最终抵达火星 ， 经过近火制动进入环火轨道 ， 开展相关的探测活动 。 测控系统作为联系天地的生命线 ， 在任务全过程中具有极其重要作用 。 对距离地球数千万乃至上亿公里远的火星探测器进行测控 ， 主要是完成探测器下行遥测数据接收、上行遥控指令发送 ， 同时对探测器进行测轨等工作 。 对于上述的远距离条件下的测控工作 ， 我们可以形象的描述为“和远方的朋友打招呼” 。
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在日常的生活中 ， 遇见了朋友习惯性的打招呼问好 。 而如果我们想和父母联系 ， 我们通常会拿起手机与父母进行视频聊天 ， 我们的聊天信息通过四通八达的通信网络传递 ， 和见面打招呼一样 。 在地球空间站里面的航天员想和地面的家人联系 ， 则需要借助地面的测控设备 ， 通过射频信号完成信息传递 ， 此时几乎和见面打招呼一样 。 如果航天员在月球轨道上 ， 地面要与航天员打招呼时请保持耐心 ， 此时航天员距离地球约40万千米 ， 电磁波信号在空间传播时间（光行时）为1.3秒 ， 在打招呼2.6秒后才收到对方的回应 。 而想要与火星探测器打个招呼 ， 则情况会更复杂了 。
我们给的建议是：首先保持足够的耐心 ， 其次请找准方向 ， 最后找好联络员 。
首先 ， 来说一说保持足够的耐心 。
火星的探测器到地面的最远距离为4亿千米 ， 电磁波信号的光行时为22.22分钟 。 假设这个时候你正在和心爱姑娘表白 ， 你的信息发出去了 ， 可是不见消息回来 ， 你左顾右盼、寝食难安、茶饭不思 ， 对方是几个意思？22.22分钟过去了 ， 22.22分钟过去了 ， 嗯好吧 ， 估计没意思吧 。 如果那位姑娘远在火星 ， 那可就不一样 。 22.22分钟她收到信息 ， 兴奋不已 ， 22.23分钟她编辑信息回复 ， 44.45分钟你收到她的回信 。 所以请保持耐心 ， 坚持到44.45分钟后 。
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【甜宠影视|——火星探测器的测控是如何实现的『，“和火星探测器打个招呼”】打招呼之足够耐心示意
再来说一说找准方向 。
对于近地空间站的航天员 ， 由于到距离地球较近 ， 地面站直接对准当前探测器的位置方向即可打招呼 。 对于火星探测器 ， 按照相对速度10km/s考虑 ， 经过22.22分钟光行时后探测器已运动至1.3万千米外 ， 如果地面站还是对准当前探测器的位置方向 ， 航天器肯定收不到地面的信号 。 为此 ， 好在航天器的运动是能够精准计算的 ， 因此地面站可以指向探测器未来的位置方向 ， 保证经过22分钟光行时 ， 地面的信号刚好被接收到 。
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打招呼之找准方向示意
最后说一说联络员 。
对于探测器尤其是火星表面的火星车 ， 由于火星本体遮挡 ， 探测器无法与地面建立直接的联系 。 这时候就需要充分利用联络人来实现打招呼啦 。 我国首次火星探测任务中环绕器就充当联络人的角色 ， 地面先将打招呼的信息送给环绕器 ， 然后由环绕器转达至火星车 。 目前 ， 在火星的轨道上还有美国和欧空局的多个轨道器 ， 这些探测器采用了相同的协议 ， 都可以充当联络人的角色 。
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打招呼之找好联络员示意
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实际地面与火星探测器之间的测控示意
为了适应我国月球和深空探测任务需求 ， 我国已建成了佳木斯66米、喀什35米和阿根廷35米三个深空测控站（如图5所示） ， 各项技术指标达到国际先进水平 。 在天问一号火星探测任务中 ， 我国的深空测控网三大主力将全部投入测控支持 。 以足够的耐心、精准的方向和天问一号打好招呼 ， 实现对探测器4亿公里距离的遥测、遥控和轨道测量 。
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佳木斯深空站66米、喀什深空站35米、阿根廷深空站35米深空测控设备


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