巡視器 “祝融號” 開啟 “地火傳書”:已傳回 2 張火星照片!

5 月 19 日,中國國家航天局發布中國首次火星探測 “天問一號” 任務探測器著陸過程兩器分離和著陸后 “祝融號” 火星車拍攝的影像。
圖像顯示,著陸平臺和 “祝融號” 火星車的駛離坡道、太陽翼、天線等機構展開正常到位。
巡視器 “祝融號” 開啟 “地火傳書”:已傳回 2 張火星照片!
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圖 | 前避障相機圖像,前進方向地形清晰(來源:CNSA)
火星車前避障相機正對著 “祝融號” 的前進方向,從其捕獲的影像中可以看到坡道機構展開正常;圖像上部的兩個伸桿是已經展開到位的次表層雷達。
為了能更大范圍獲取火星車前進方向的地形地貌,避障相機使用的是大廣角鏡頭,因此捕捉的畫面會有畸變,火星地平線在畫面中呈一條弧線。
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圖 | 圖為導航相機圖像,圖中可見火星車太陽翼、天線展開正常到位(來源:CNSA)
另一張圖片由導航相機拍攝,鏡頭指向火星車尾部,圖中可見火星表面紋理清晰,地貌信息豐富。
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圖 | 由環繞器的監視相機拍攝的著陸巡視器分離過程圖像(來源:CNSA)
2021 年 2 月 10 日, “天問一號” 火星探測器成功進入環火軌道,成為中國第一顆人造火星衛星,實現 “繞、著、巡” 中第一步 “繞” 的目標。
經三次近火制動,2021 年 2 月 24 日, “天問一號” 火星探測器進入停泊軌道,并在停泊軌道運行了約 3 個月的時間,著陸巡視器于 2021 年 5 月 15 日成功在火星烏托邦平原南部預選著陸區軟著陸,在這之后,“祝融號” 火星車建立了對地通信。
5 月 17 日,環繞器第四次實施近火制動,進入中繼通信軌道,并為火星車建立中繼通信鏈路。
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圖 | 由環繞器的監視相機拍攝的著陸巡視器分離過程圖像(來源:CNSA)
“天問一號” 到底在忙些什么?
為什么要在停泊軌道運行 3 個月之久?
停泊軌道的英文為 Parking Orbit,其原理用日常的停車(Parking)來理解更為直觀,人們在停車時會先選好目標車位,并預設一條行車軌跡,這條行車軌跡便可以理解為 “天問一號” 的停泊軌道,在這過程中人們還要 “眼觀四路”,隨時更新周圍路況并作調整,以此提高入庫成功率。
在停泊軌道運行期間, “天問一號” 始終在為著陸做準備工作,以便擇機進行軌道轉移,并最終釋放著陸巡視器。
環繞器是整個任務的基礎,必須確保環繞器任務的成功,僅有通過環繞器的大口徑天線才能直接與地球聯系,中繼并轉發著陸器和巡視器的信號。環繞器攜帶了 7 臺核心科研儀器:離子與中性粒子分析儀、能量粒子分析儀、次表層探測雷達、礦物光譜分析儀、磁強計、高分辨率相機和中分辨率相機。
中國對火星的狀況并不了解,著陸地烏托邦平原的地形、地貌和氣象條件等也可能與已掌握的科研成果有出入,因此 “天問一號” 探測器必須對著陸地進行詳細勘察后,才能確保著陸成功。
在這三個月內,“天問一號” 所搭載的 7 臺科學儀器全部開機,緊張忙碌地開展探測工作。其中,最吸睛的便是高分辨率相機和中分辨率相機。
高分辨率相機和中分辨率相機,在近火點對火星烏托邦平原的地形地貌進行精準成像,為著陸巡視器篩選出最理想的著陸點。3 月 4 日,國家航天局正式公布首批 “天問一號” 拍攝的全色圖像,分辨率約 0.7 米,成像區域內火星表面小型環形坑、山脊、沙丘等地形地貌清晰可見。
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圖 | 火星全色圖像,拍攝地點距火星 330 公里至 350 公里高度處(來源:CNSA)
為何在著陸數天后才將照片傳回地球?
據了解,“祝融號” 配置了兩種通信方式,一是直接與地球通信,二是通過 “天問一號” 環繞器中繼,與地球通信。
為什么能直接通信還需要中繼呢?
“祝融號” 火星車目前距離地球約 3.2 億公里,在遠距離條件下,能夠直接傳輸的數據非常有限,同時速度也會很慢,只能率先選擇最重要的數據傳遞。例如在 5 月 15 日當天,“祝融號” 便率先將其安全著陸的消息直接傳回了地球。
5 月 15 日著陸當日,“祝融號” 便已拍攝下照片,而若想將這張照片傳回地球,理論上需要 8 個多小時,加之由于火星自轉,“祝融號” 每天能與地球直接通信的時間不到半小時,因此 “祝融號” 選擇了可提高效率的環繞器中繼來傳輸圖像。

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