探测器扎堆火星，毅力号：谁挡我WiFi了！

明敏 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

现在，火星上是越来越热闹了。

“机遇号”、“好奇号”、“毅力号”、“天问一号”……探测火星的飞行器数量已经是一只手都数不过来了！

△“毅力号”

更多的探测意味着人类对火星的了解会更加深入，但同时也带来了一个棘手的问题： 

会使太空中的无线电干扰更为复杂。

这就好比我们打电话，本来就信号差，旁边还有一堆打电话的人，那最后的结果只有：

当前通话质量不佳。

就没有什么解决的办法吗？

对此，“毅力号”首席电信工程师彼得·伊洛特(Peter Ilott)给出了解答，并以“毅力号”为例提供了一些可行方案。

“喂？听得清吗？”

其实从火星上传回数据，本身就不是件简单的事情。 

火星到地球的最远距离有4亿千米，远距离传输不仅耗时长，而且信号还会有损耗。

而此前探测器经常使用的X波段通信系统，往往是传的慢还传的少。

为此，NASA研究人员在“毅力号”上尝试性地使用了超高频传输；

结果发现“是真的香啊”！

拿“老爷车”奥德赛号（2001年发射的火星探测卫星）做个对比：

它使用X波段系统来传输数据，一天下来能够传输80兆字节，就已经让研究人员们倍感欣慰了。

而“毅力号”使用超高频传输的话，通常一次传输就能得到“奥德赛号”十倍以上的数据，一天传输4-5次，最后可以得到超过1000兆字节的数据！

这一突破也使得“毅力号”可以在日常工作中交替使用不同波段。

在火星时间的早上，“毅力号”用天线在X波段（7-11.2 GHz）监测来自地球的信号；

于此同时，地球上工作人员会把当天要执行的任务指令发送出去，“毅力号”在接收到信号并确定可以执行后，会再向地球发送“确认”信号。

等到晚上，探测器结束一天的工作后，会进入睡眠状态。

当轨道飞行器从其上方经过时，使用超高频（300-300GHz）传输出大量数据。

先要内部和谐

随着火星上探测器越来越多，被“同行”干扰的情况势必会出现。

此前“毅力号”就发现了来自美国自己飞行器的干扰。

研究人员早晨在接收“毅力号”返回的X波信号时，突然有一段高频率出现在了频道内！

虽然最后有惊无险，但是也证明无线电干扰的确是个不可忽视的隐患。

有着最多火星探测器的美国，已经构建出了一个火星中继网络让它们彼此相互配合，并且实现了一定程度上的自动化。

在这个过程中，需要使用一个叫做MaROS的调度工具。

火星车在收集数据后，首先会检测自己可以向哪一个卫星发送数据，检测完毕后会将结果发送给MaROS，然后完成调度开始接收数据。

不过研究人员也表示，随着探测器越来越多，这个网络之后将会变得更加复杂。

未来应该怎么办？

其实处理飞行器之间相互的干扰，航空电子器件本身产生的电磁波也会对传输数据造成干扰。

比如在使用一些特定仪器时，必须要把超高频关闭。

对于这个问题，科学家们目前还没有找到非常好的解决办法。

对此，“毅力号”首席电信工程师彼得·伊洛特(Peter Ilott)表示，下一步应该尽快让电磁抗干扰队伍加入进来。并且随着技术的进步，航天研究未来会更加关注这方面的问题。

参考链接：

https://spectrum.ieee.org/tech-talk/telecom/wireless/how-nasa-is-adapting-radios-to-a-noisier-mars

— 完 —

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