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中外航天器在地球外首次通信试验成功

南宁晚报 2021-12-05 07:39 大字

“祝融号”火星车在乌托邦平原南部地区巡视探测%EOL%“火星快车”在火星轨道巡视探测%EOL%欧空局(ESA)“祝融号”火星车在乌托邦平原南部地区巡视探测“火星快车”在火星轨道巡视探测欧空局(ESA)

?2019年发射的“天问一号”和“祝融号”火星车上搭载了欧空局的科学实验载荷

中国国家航天局探月与航天工程中心发布消息:2021年11月,我国“天问一号”与欧洲航空局(简称欧空局)“火星快车”任务团队合作,开展了“祝融号”火星车与“火星快车”轨道器在轨中继通信试验,根据数据判读分析结果,双方任务团队确认“祝融号”和“火星快车”配置的中继通信设备接口匹配,符合国际标准,传输数据内容完整正确——试验取得圆满成功。

这次合作具有重大意义。这不仅仅是中外航天器之间在地球之外的首次通信试验,也预示了人类未来在火星上的合作模式。在这之前只有欧美火星探测器之间进行过有限的类似通信。

中欧航天合作近来虽颇为低调,但实质性进展不少。继多个嫦娥月球探测器之后,欧空局再次为中国“天问一号”火星探测器的发射提供了测控支持。中欧还计划在月球南极登陆的嫦娥六号将搭载15公斤法国研发的科学载荷。欧空局对中俄月球科研站计划也表达了浓厚的兴趣,出于更长远的考虑,欧洲最近公布的自研载人飞船方案中,还将中国空间站作为其对接目标之一。

据报道,后续中欧双方将在本阶段试验的基础上,进一步开展科学数据中继通信合作。目前“祝融号”火星车已在火星表面工作超过196个火星日,累计行驶1297米,获取巡视探测原始科学数据约10GB,能源充足、状态良好。

祝融号”火星车与“火星快车”轨道器中继通信试验

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试验前,双方向各自探测器上行指令做好试验准备

●中欧为何合作?

我国独立进行的火星探测,为什么要和欧空局合作呢?这其实不是一个问题,航天合作永远是主旋律,就看跟谁合作的问题。事实上,“祝融号”火星车成功向欧空局的“火星快车”轨道卫星发送数据,是我国和欧空局在火星探测项目上再次合作成功。

实际上“天问一号”探火项目本身就有国际合作的内容,在“天问一号”发射的火箭上标识了4个国家及航天机构的标识——有ESA(欧空局)、法国、奥地利及阿根廷。“祝融号”火星车上的激光诱导击穿光谱仪用于对火星土壤进行灼烧,然后分析光谱得出土壤成分,就是法国提供的。而“天问一号”轨道器上的磁力仪,则是奥地利提供的。

●何为中继通信

受重量和体积约束,火星车直接对地通信能力较弱,无法满足大量数据传输需求,因此需要将数据发送给距离较近的火星轨道器,由通信能力更强的轨道器转发给地面接收系统,这个过程称作中继通信。

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在约定时刻,由“祝融号”向“火星快车”发送测试数据,通信距离约4000千米,通信时长10分钟

■资料

“火星快车”是欧空局发射的第一颗火星探测器,于2003年发射,至今已经服役18年,目前还在正常工作,性能确实不错。

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“火星快车”接收数据后转发给欧空局所属深空测控站

●试“盲收”功能

一般情况下,在建立中继通信前,轨道器会先向火星车发送一个“发起”信号,随后火星车回复“确认”信号,然后双方建立稳定的双向中继通信链路,就像朋友打电话需先拨通电话一样。由于“火星快车”发射频率与“祝融号”接收频率不匹配,不能通过“拨通电话”的方式建立通信链路。“祝融号”发射频率与“火星快车”接收频率匹配,因此双方需要事先约定好通信时间,由“祝融号”直接发送数据,“火星快车”进行“盲收”。

“火星快车”轨道器具备“盲收”功能,但在过去18年的时间里一直没有机会实际使用该功能。欧空局表示,此次试验是“火星快车”在轨验证“盲收”模式的很好机会。

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测控站接收后发送给欧洲航天空间操作中心,再转发至北京航天飞行控制中心,由中方技术团队解译后,判读数据的正确性

■深度

中欧航天合作 共赴“星辰大海”

“祝融号”和“火星快车”配置的中继通信试验取得完美成功,而此前,2020年12月17日,嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗成功着陆,标志着中国首次地外天体采样返回任务圆满完成。欧空局随后在推特发表祝贺推文:“欢迎回家,嫦娥五号。”

事实上,在中国嫦娥五号探月任务中,欧空局不是“围观者”,而是“参与者”。2020年,欧洲与中国的太空探测合作,并未因疫情、国际环境等因素而停滞不前,反而通过嫦娥五号探月、“天问一号”火星探测等重大合作共同诠释“科学无国界”之精神。

嫦娥奔月 欧空局鼎力相助

在嫦娥五号发射和返回地球的两个关键阶段,欧空局使用其位于法属圭亚那的库鲁航天中心和位于西班牙加那利群岛的马斯帕洛马斯航天基地进行信号追踪,协助位于北京的航天控制中心确认轨道任务状态。据欧空局国际事务部官员伯奎斯特介绍,位于德国的地面控制中心还为北京飞控中心做好了备份准备。

欧空局不仅鼎力相助,还全程“应援”。在发射前几天,欧空局就在官网发文对这次探月活动以及欧中合作情况进行介绍。11月24日嫦娥五号发射成功后,欧空局在推特上表示祝贺。在嫦娥五号即将返回地球之际,欧空局再度发布推文,称两个航天中心圆满完成了对嫦娥五号的追踪任务,并预祝其成功着陆。

欧洲媒体亦高度关注中欧探月合作活动。法国《费加罗报》和《世界报》均以整版文章关注嫦娥五号探测器发射和中国探月工程进展,认为中国正在探月之路上稳步前进,彰显了国家科技实力。英国广播公司(BBC)报道称,嫦娥五号带回的月岩和月壤样品将为人类了解月球地质和早期历史带来新的发现,成功完成探月任务也证明了中

国不断增强的航天实力。

深空探测 欧洲为中国提供经验帮助

在中国探索漫漫宇宙的过程中,欧洲不仅帮助“嫦娥姑娘”奔“广寒”,亦作为先驱共解“荧惑”。作为开放性的科学探索平台,中国火星探测与法国、奥地利、欧空局等欧洲国家和组织开展了多项合作。

2019年7月23日,法国驻华大使馆空间参赞罗伯特·包诺柏、奥地利驻华使馆技术办公室主任马克思·普菲乐在中国文昌航天发射场见证了“天问一号”探测器升空。

据报道,罗伯特·包诺柏表示,法中两国在空间探测领域优势互补,此次任务意义重大。马克思·普菲乐称,国际合作可有效地降低空间探测的成本、解决技术难题,未来奥中两国将在太空探测领域开展更深入的合作。

欧空局欧洲航天空间操作中心行动部负责人保罗·费里先生说:“欧空局和中国在深空探测领域的合作就是从探测火星开始的。欧空局非常骄傲能够为中国的火星探测任务作出贡献。我们已经两次登上火星,我想中国将从我们的经验中受益。”

科学无国界 中欧长期合作互利互助

除了嫦娥五号和“天问一号”这两项重大任务外,中国与欧洲长期的航天科技合作也未停止。

2020年3月,中欧合作空间项目太阳风-磁层相互作用全景成像卫星“SMILE”(简称“微笑”卫星)第15届科学工作组大会及第9届工程联合会议举行视频会议,中欧卫星团队进行了工程研制进展方面的交流和讨论。2020年7月,由中国科技部国家遥感中心与欧空局对地观测部在地球观测领域启动的大型科技合作研究计划“龙计划”五期项目启动,推动中欧地球观测领域国际科技合作再上新台阶。

纵观去年全年,全球新冠疫情暴发给中欧科技合作带来了一定的困难,但中国与欧洲各国以及欧航局等组织的太空合作由来已久,已经形成了健康的合作机制。欧洲航空界人士认为,中欧近二十年来的航天合作不仅建立在互利互助的基础之上,更是对“科学无国界”的一种诠释。

近年来,不论是中国、欧洲,还是美国、俄罗斯、印度,无不在太空领域展开较大规模的探测活动,国际竞争,甚至“太空霸权”论甚嚣尘上。但正如费里所说,“深空探测离不开国际合作”,中国也一贯致力于和平利用外空,积极开展有关国际交流与合作,分享航天发展成果。在良好合作机制、众多合作成果的基础上,中欧合作未来亦可期。

本版文字综合新华社、《科技日报》、《中国青年报》报道

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