火星車也要放國慶長假？丨Calling太空_風聞

編者按：“浩瀚的空天還有許多未知的奧秘有待探索”，為此，中科院之聲與中國科學院國家空間科學中心聯合開設“Calling太空”科普專欄，為大家講述有趣的故事，介紹一些與空間科學和航天相關的知識。

在十一國慶長假來臨之際，你聽説了嗎，火星上的所有探測器們也要放假，而且比我們假期還長。那個在火星上不斷給我們發回“遊客照”的祝融號火星車，就在“休假”之列，另外，此次“休假”的也包括美國的火星車。

有人問，是因為沙塵暴，讓祝融號的太陽能板不工作了嗎？其實並不是，畢竟美國的毅力號使用的是核電池，不受太陽能限制，也同樣要“休假”。

祝融號火星車（圖片來自網絡）

説是“休假”，其實它們都還在正常運轉着，只不過它們和地球的聯絡中斷了，據專家估計大概持續50天時間。由於採集到的數據無法發送回來，所以我們就當它們在放假了。這次失聯，也不必往陰謀論方面想，其實是由地球與火星在宇宙中的位置關係造成的。

什麼樣的位置會導致火星無法與地球通信？

地球和火星，都是圍繞太陽轉圈的，地球轉一圈大約365天，火星轉一圈大約相當於地球的687天，一圈的時間地球轉了快兩圈了。總有一個時間，地球和火星在太陽連線上，分居太陽兩側，這種位置關係叫做火日合相。

火日合相示意圖

這個時候，巨大的太陽不僅是一個遮擋物，而且它會不斷放射出很強的電磁波。我們和火星探測器之間靠的是無線電波通信，也就是特定特長的電磁波，而太陽發送更強的電磁波，兩種電波就混在一起無法辨別了。

通信信號可以避開太陽輻射的頻段嗎？

有人問，電磁波有好多好多頻率，我換個頻段行不行？

但是，問題就在於，太陽是全波段發射的，頻率從低到高都有，我們躲不開。這些不同頻率有着不同的名字，例如可見光、紫外線、X射線，等等。科學家分析它每個頻率電磁波的強度，有的強有的弱，跟大約6千度的黑體釋放的輻射的強弱分佈非常相似，如下圖所示，所以科學家才得出“太陽表面大約6千度”的結論，其實沒有人去太陽表面測過。

太陽的輻射頻譜近似於6千度的黑體輻射（圖片來源：依據塗傳詒《日地空間物理學》修改）

因此，咱們探測器可用的電磁波頻段，基本太陽也在發射同樣的電磁波，只不過強弱有別。如果太陽輻射可以與通訊信號強度相比較，那就如同給文字上潑了一灘墨水，文字寫的什麼就讀不出來了。

其他探測器的信號也會受到太陽電磁輻射的干擾嗎？

太陽全波段發射的電磁波，會被地球大氣吸收，不怎麼影響咱們生活。但對於從大氣之外的宇宙空間發送回來的電磁波通訊來説，太陽的輻射干擾就比較強了。當衞星離得近時信號比太陽輻射強，不容易被幹擾，比如這次國慶長假，其他的衞星是“不放假”的。然而，離得越遠衞星的信號越弱，火星和地球分居太陽兩側時，相距大約4億公里，此時所有火星探測器發送回來的信號強度就很難從太陽輻射中區分，那它們也就集體失聯了，無論中國還是美國的探測器。

除了火星探測器，還有一類會被太陽輻射明顯干擾的衞星，就是飛行在地球和太陽之間引力平衡的拉格朗日L1點上的衞星。這裏的衞星可以隨着地球繞太陽一同轉圈，永遠停留在日地連線上，如此一來太陽上如果有爆發活動，輻射和高能粒子在衝擊到地球之前，先要經過這顆衞星，它有很大的預警價值。但實際上L1點衞星的飛行軌道，是繞着這個點轉圈，永遠錯開一些，那是因為活動在日地連線上，發送給地球的信號會受到太陽輻射的強烈干擾。拉格朗日L1點距離地球才150萬公里，火星可就遠得多了，信號也更容易受干擾。

拉格朗日L1點以及在這裏“繞圈”的衞星的示意圖（圖片來自網絡）

今天關於火星探測器集體失聯的話題，我們就聊到這裏，祝大家國慶節節日快樂！

來源：中國科學院國家空間科學中心