国家航天局公布的“祝融号”火星车的“自拍照”。 新华社发（国家航天局供图）

　　好久不见，“祝融号”在火星上“交朋友”了。我国“天问一号”火星探测器与“祝融号”火星车在度过漫长的日凌期之后，已经从休眠中苏醒，重新开始了工作。日前，我国“祝融号”火星车与欧洲航天局“火星快车”轨道器进行了一次在轨中继通信试验，取得圆满成功。

　　受距离影响，火星车直接对地球通信能力较弱，无法满足大量数据传输需求，因此需要将数据发送给附近的火星环绕器（即“轨道器”），由通信能力更强的环绕器转发给地面接收系统，这个过程称作中继通信。“祝融号”和“火星快车”之间的这次中继通信，相当于在火星上“微信摇一摇”，摇到了一个“朋友”，实现了火星探测器之间的初始交流。

　　“天问一号”和“祝融号”的关系

　　众所周知，“天问一号”是火星探测器。它包含着环绕器、着陆巡视器两个部分。

　　其中，环绕器是一种可以在太空中对火星进行空中环绕观测的飞行器，里面有7台设备，有着不同分辨率的相机，探测成分的雷达，分析光和粒子的分析仪等等。这些设备主要对火星表面的地形、水、冰、矿物分布等进行观察，进行信息收集和分析。环绕器一般在环绕火星的轨道里运行，不落地。

　　如果需要更精细的数据，比如火星表面成分，岩石和土壤的光谱数据，温度、压力、声音变化等等，就需要用到着陆巡视器了。着陆巡视器一开始会跟着环绕器一起环绕火星3个月，做对地观测。当观察到火星适合的着陆地点后，就和环绕器分离，利用降落伞和反推火箭，在火星降落。

　　“天问一号”着陆巡视器就这样降落在火星一个名叫乌托邦平原的地方。它顺利着陆后，形成了一个着陆平台。着陆平台是相对固定的，只能看到周围不远的环境，如果想进行更深入的探测，就需要一个可以四处溜达的火星车了。“天问一号”着陆巡视器里携带的火星车，就是“祝融号”。

　　从火星将信息传回有多难

　　当“祝融号”火星车采集到信息，比如拍好照片后，要如何发回地球呢？有两种方式可以选择，一是直接与地球通信，二是通过“天问一号”环绕器进行中继传输。

　　明明可以直接通信，为什么还需要中继呢？因为无线电波是以光速传播的，信号能量的衰减与传播距离的平方成正比。而火星与地球的最远距离约4亿公里，就算现在不在最远点，也有约3.2亿公里，实在太远了。如果采取直接通信，地球只能收到很少的数据，慢得不行。所以只能把最重要的信息，或者数据类的信息传回来。就像当初发电报一样惜字如金。

　　发照片的话，就更难了。就数据量而言，传送画面的任务比传送数字要“重”得多，火星车每天能和地球直接通信的时间不到半小时，而直接传送图片理论上至少需要8小时，所以只得通过环绕器进行。这里面的难点有两个，一是因为环绕器在火星轨道上不停运行，等“祝融号”拍好照片，环绕器早就不在上空了，只有等到环绕器再次回来才能接收信号。二是当环绕器收到火星车的信号后，还需要找准地球的位置，等到地球上的深空探测接收天线正好对准环绕器时，才能把信号发射回地球。因为地球也在不停地自转，想找准“家”的位置，着实也不容易。

　　在轨中继通信好似“摇一摇”

　　那么，火星上的“朋友”之间又是如何通信的呢？

　　“祝融号”和“火星快车”均采用国际通用协议，理论上可实现在临近空间范围内的全自主、高可靠、高效率及自适应的智能化信息传输。如果由“祝融号”向“火星快车”发送测试数据，“火星快车”就会接收到信号，把数据保存起来，然后将天线转向地球并开始转发数据。欧洲航天局空间操作中心（ESOC）收到数据后，再从地球上发给中国北京航天飞行控制中心（BACC），让其判读数据的正确性，实现通信。

　　然而，在建立中继通信前，环绕器通常会先向火星车发送一个“发起”信号，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。但由于双方在设计伊始并未考虑通信兼容问题，协议虽然相同，不过“火星快车”发射频率与“祝融号”之间的接收频率并不匹配，并不能以“拨通电话”的方式建立通信链路。

　　所以，在实际试验过程中，双方事先约定好了一个通信时间，由“祝融号”直接发送测试数据，“火星快车”进行“盲收”，也就是对数据进行随机捕捞。有点类似于微信摇一摇，或者QQ漂流瓶的方式。

　　在“盲收”前，地球上的双方都向各自探测器上行指令做好试验准备，一个发送，另一个同时“盲收”监听。最终，双方在约定时刻成功进行了通信，通信距离约4000千米，通信时长10分钟。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，试验取得成功。

　　据了解，“火星快车”环绕器具备Melacom无线电系统“盲听”功能，但已有十多年没有被使用过了，这一次的试验对其接收能力也是极大的考验。后续，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。

　　（本报综合）