前沿探索

    大家都知道，宇航员在地球空间站内不仅可以和地面通电话，还可以直播教学。而早在阿波罗登月时代，美国就能做到将登月宇航员在月面上的活动实况直播到全世界了。

    近年来，美国“钢铁侠”马斯克提出火星移民计划引发热议，并提出要在2024年将人类送上火星。那么，人类登陆火星后怎么和地球联系呢？

    简单地说，地火通信只能依靠微波通信、激光通信这类无线通信方式。通信模式包括点对点直接对地通信和中继通信两种模式。直接对地通信模式指火星探测器直接与地球建立无线通信链路。阿波罗登月采用的就是这种方式。但地火通信距离太远会导致通信数据率太低，很难满足用户对“流量”的需求，再加上天体相对运动导致测控覆盖通信时间太短，会造成“您拨打的用户不在服务区”的困境。为增强数据传输的有效性和通信覆盖时间，地火通信大多采用中继通信模式。嫦娥四号就采用了“鹊桥”月球中继卫星中转信号，因为嫦娥四号着陆点位于月球背面。因月球潮汐锁定的原因，该面永远背离地球，为此，登陆火星一般首先发射火星环绕中继卫星。

    我国计划于2020年发射的火星探测器包括火星环绕器和火星登陆器两部分。火星表面发射信号至环火中继卫星，待环火中继卫星进入与地球通信区域后，马上将之前记录下来的信息通过无线电或激光的形式发送至地球接收系统。地球接收系统可以是环地卫星和深空地面站，这样火星探测器就可以将所需要传输的数据、图片、语音等信息传输至地球，反之亦然。

    有人会问，人类登陆火星后能像登月一样视频直播插国旗、种土豆吗？答案是否定的。地月单向通信延时只有1.3秒，做视频直播还可以容忍。但火星与地球的最远单程距离就相当于往返月球地球之间500次，通信信号即使以光速速率也要22.3分钟的时间才能送达。可以想象，在地球上说一声“喂”，要等至少45分钟才能得到回复，而且由于火星和地球都绕着太阳转动并自转的原因，通信会时断时续，也就是等45分钟还不一定能收到回复。很显然，直播这类即时通信形式是不现实的，但选择邮件、短信、录短视频、录音等非即时通信方式还是可行的。

    （作者单位：中国运载火箭技术研究院研发部）