川觀新聞記者 徐莉莎
恐怕沒有哪位攝影師，能像天問一號探測器，發張照片就衝上熱搜。去年刷屏的是地月合影，這次是火星圖像！
2月5日，國家航天局公佈了“天問一號”探測器傳回的首幅火星圖像。這是我國拍攝到的第一張火星照片！
▲圖源 人民日報
圖中，火星阿茜達利亞平原、克律塞平原、子午高原、斯基亞帕雷利坑，以及最長的峽谷—水手谷等標誌性地貌清晰可見。
在茫茫太空中，沒有手機網絡，天問一號怎麼把圖像傳輸回地球？它距離火星220萬公裡，如何保證拍到高清畫面？記者連線採訪了中電天奧有限公司我國首次火星探測任務66m深空測控設備總設計師杜丹。
距離220萬公裡的拍攝
杜丹告訴記者，這張照片拍攝於1月30日。當時，天問一號距離火星220萬公裡。
從北京到上海，直接距離不過1000多公裡。天問一號當時與火星相隔220萬公裡，照片怎麼拍？
▲位於黑龍江佳木斯的66米深空測控站，由在川央企中電天奧股份有限公司承研
原來，此次“天問一號”的環繞器上搭載了一個高分辨率的拍攝裝置，即使在遙遠的距離也可以獲得火星上平原、高地、峽谷等地形地貌的清晰影像。這是一次嘗試性拍攝，為我國首次拍攝到火星的圖像。
此後，天問一號還將頻繁作為“攝影師”上線。待天問一號被火星引力捕獲後，環繞火星做地形地貌勘測、選擇著陸點，都需要這些照片作為判斷依據。
此外，著陸-巡視器與環繞器分離並著陸火星後，火星車將在火星表面巡視工作。為了構建一個完整的地圖和地形地貌，火星車也將拍攝大量圖片，將數據傳輸到環繞器，再由環繞器傳回到地面。
相隔1.84億公裡的傳輸
事實上，天問一號拍照，和我們用手機拍攝的原理相同。杜丹說，其特殊之處，在於多了一個相隔上億公裡的傳輸。這麼遠的距離，照片怎麼傳？
位於黑龍江佳木斯的66米深空測控站功不可沒。它有一副直徑66米的天線，形似大鍋蓋，是一個作用距離極遠的“遙控器”，可以利用10kW功放將地面的指令發送到遙遠的距離，實現對日定向、探測器變軌、姿態調整、發動機點火等動作，確保探測器沿正確的軌道飛行以及巡視器最終順利軟著陸。
▲位於黑龍江佳木斯的66米深空測控站，由在川央企中電天奧股份有限公司承研
同時，它又是一個行星際距離的“聽診器”，具有高靈敏度的接收能力。它時刻調整角度，負責在外太空噪聲中尋找、捕獲探測器信號，建立起探測器到地球之間的通信鏈路，獲得探測器供電、溫度、開關等工作狀態及載荷參數和科學試驗數據。
在探測器運行良好的情況下，“大天線”就能騰出一些空檔，接收圖片等數傳信息。
為了完成圖片等數據的傳輸，首先要建立通道。火星探測器距離地球已達到1.84億公裡。通常行星際的數據傳輸“道路狹窄”，意味著信號微弱，有效傳輸數據的速率很低。
這時候，深空測控站就發揮作用了。憑藉其極高的靈敏度，信號捕獲後建立起通信鏈路，就相當於修了一條從火星到地球的路；利用“大天線”和數據處理終端拓寬“道路”，提高傳輸速率。
杜丹為我們還原了這張照片的傳輸歷程。天問一號為火星首次拍照後，將圖像信息存儲為數字信息並壓縮，編碼後調製在高頻微波信號上發送，深空站接收該信號並解調圖像信息，以16進制碼和數據幀的形式，從佳木斯發送到北京航天飛行控制中心，進行信息處理和圖像合成。
這個過程並不容易。由於行星際的數據傳輸“道路狹窄”，傳輸一副高質量圖像往往需要大量數據幀，傳輸時長有時超過10分鐘。由於傳輸過程中環境複雜，也可能出現誤碼或數據丟失，圖片恢復以後可能出現壞點。為避免這些情況，科學家們也採用編譯碼和糾錯的方式，確保圖像的正確傳輸。
預計2月10日天問一號將被火星捕獲
就在記者2月6日凌晨連線杜丹時，中電天奧深空測控技術團隊還在忙著分析當天的數據。幾個小時前，他們剛剛“遙控”天問一號完成捕獲前的重要一步——地火轉移段第四次軌道中途修正。
▲中電天奧深空測控技術團隊
此次任務啟用了20餘牛的發動機，點火時間不到10秒，對軌道曲線進行了修正，以確保按計劃實施火星捕獲。
捕獲，是此次火星探測任務至關重要的環節。目前，“天問一號”的飛行速度遠遠超過第二宇宙速度，在接近火星時，探測器將緊急制動“剎車”，速度減小一半以上，以成功被火星的引力捕獲，成為它的一顆“人造衛星”，開啟火星環繞之旅。
這是火星探測任務最關鍵的節點之一，需要啟用3000牛的發動機，點火時間超過10分鐘，消耗數百公斤的燃料。相比於一輛普通2噸重的小車來說，這是一個極其巨大的“油耗”，可見此次“剎車”的控制過程動靜不小。此外，捕獲只有一次機會，天問一號運行速度極快，稍不注意，就可能和火星擦肩而過，飛出太陽系。
據杜丹介紹，截至2月5日，天問一號已在軌飛行約197天，距地球1.84億公裡，距離火星約110萬公裡。飛行裡程約4.65億公裡，目前飛行速度達到每秒20公裡。
按照計劃，天問一號將於10號約20點左右緊急“剎車”，隨後捕獲。由此進入環火軌道，開啟環繞火星之旅，對火星的地形以及著陸點進行勘測，該過程將持續近3個月，預計5月中旬“落火”。(本文圖片由受訪者提供)
【未經授權，嚴禁轉載！聯繫電話028-86968276】
【如果您有新聞線索，歡迎向我們報料，一經採納有費用酬謝。報料微信關注：ihxdsb，報料QQ：3386405712】
轉載請超鏈接註明：頭條資訊 » 天問一號傳回首幅火星圖像，這根“大天線”功不可沒！
免責聲明
：非本網註明原創的信息，皆為程序自動獲取互聯網，目的在於傳遞更多信息，並不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責；如此頁面有侵犯到您的權益，請給站長發送郵件，並提供相關證明(版權證明、身份證正反面、侵權鏈接)，站長將在收到郵件24小時內刪除。