2020年，火星窗口嚴重擁堵

2020年，火星窗口嚴重擁堵

2017年05月18日 10:53:31 瀏覽量: 來源:科技日報 作者:房琳琳

　　位于美國加利福尼亞的一處DSN天線。

　　在火星軌道執行任務的MAVEN飛行器。

　　圖片來自網絡

　　2020年的火星將賓客盈門，它將“結識新朋友，不忘老朋友”。但若不精心謀劃，仔細打算，可能會因接待窗口時間有限造成通信網絡的嚴重擁堵。

　　美國太空新聞網3日報道了這顆紅色星球面臨的窘境——各類航天飛行器發射后需要開展大量遙測和跟蹤，但多國發起的多項火星任務，將給美國國家航空航天局（NASA）的地面跟蹤網絡帶來巨大壓力，其作為國際合作伙伴的能力也將受到挑戰。

　　火星任務列表很長

　　現在，讓我們細數一下2020年的火星任務——

　　NASA的火星2020漫游器、歐洲空間局（ESA）的ExoMars2020漫游器和平臺、中國的軌道器/著陸器/流動站、阿聯酋的希望軌道飛行器、印度的火星軌道任務-2，以及美國私營航天企業太空探索技術公司（SpaceX）的“紅龍”火星著陸器。

　　除了新來的訪客，原本已在火星軌道上的其他任務，包括NASA的“奧德賽”軌道飛行器、火星氣氛和揮發性演變任務（MAVEN）軌道飛行器，歐空局和印度的“火星快車”及追蹤氣體軌道儀等，都還在按計劃運行。火星上還有NASA的“機遇”號和“好奇”號火星車，以及將于2018年登陸火星的“洞察”號火星地質勘探航天器。

　　NASA噴氣推進實驗室（JPL）火星探測局火星中繼網絡辦公室主任查爾斯·愛德華茲說：“這將是6個獨立的新任務，代表6個不同的航天組織，包括9個獨立的航天器，再加上目前正在開展的9個任務。”

　　深空網絡重任在肩

　　NASA的深空網絡（DSN）是用于與火星航天器通信的大型無線電天線網絡，由JPL負責運營，除了為火星及其他深空航天器提供網絡支持，還為在地球軌道運行的航天器提供幫助。現在，JPL正在進行詳細的研究，如何更好地處理火星新探測器的涌入。

　　DSN項目經理斯提芬·里奇頓介紹說，最值得關注的是兩個時段。第一個是2020年夏天，屆時幾乎所有的火星任務都要在這一限定時間內發射；第二個是2021年初，火星任務將全部抵達火星軌道或登陸火星。

　　雖然DSN在規劃和應對意外事件方面擁有豐富經驗，且已做好應急準備，但里奇頓說：“2020年面臨的火星及非火星任務量龐大，需要更新現有機制才能更好地提供支持，所以，我們正在研究新的應急處理程序，以便適應新情況。”

　　從哪里尋找中繼服務

　　科羅拉多大學科學院大氣與空間物理實驗室主任研究員布魯斯·亞克斯基認為，這么多火星任務將引發諸多問題，包括如何處理從各類航天器傳回地球的數據，以及如何同時處理多家軌道運營商的雙向通信。

　　雖然“奧德賽”仍可能作為通信中繼繼續工作，但自本世紀以來，這個在火星軌道上的航天器已開始逐漸老化。

　　“MAVEN有一個固定天線，但并不具備同時提供中繼服務和實施自身科學研究的能力。”亞克斯基說，“因此，我們希望尋找更多提供中繼服務的航天器。”

　　洛克希德·馬丁公司也參與了支持運營“奧德賽”和MAVEN，還擁有處理進入火星大氣層、下降并著陸的經驗，比如2008年5月觸及火星表面的“鳳凰”號。該公司目前正在努力學習如何更好地為其他任務提供支持。

　　此外，于2016年10月進入火星軌道的歐空局ExoMars氣體追蹤軌道器上，載有兩個NASA提供的中繼設備，該硬件在洛克希德·馬丁公司進行了測試，確保了火星和地球之間數據傳輸的中繼兼容性。

　　處理數據能力有待提升

　　對于即將到來的2020火星通信業務，愛德華茲說，絕對需要跨國公司整合下載和上傳數據的能力。“關鍵是NASA的DSN與歐空局及更廣泛的國際社會共同努力，建立可以互操作的空間通信協議。”

　　目前，DSN還推出了新技術，能同時跟蹤四個航天器，讓更多的任務得到現有設備的支持。

　　里奇頓說：“我們還在與非NASA火星任務協調發射或到達時間，盡量避免在短時間內發生太多航天事件。”

　　上一個如此高密度任務期是2003年和2004年，雖然順利完成了諸多任務，但是，“即將到來的2020年—2021年窗口期絕對不容小覷，需要嚴陣以待。”愛德華茲強調。