「天問一號」火星探測器在四億公里外的深空要如何和我們對話？
相比登月所跨越的 38 萬千米，地球到火星需要跨越將近 4 億公里的距離，「天問一號」探測器約飛行 7 個月，才可到達火星，此後，著陸巡視器軟著陸於火星表面，在著陸區附近開展巡視探測，環繞器開展為期 2 年的中繼和遙感探測，那麼該如果從四億公里外的深空接收到清晰準確的信號呢？
和火星探測器打個招呼」 ——火星探測器的測控是如何實現的
天問一號火星探測器成功發射後，正在地火轉移軌道上飛馳。經過近7個月的飛行後最終抵達火星，經過近火制動進入環火軌道，開展相關的探測活動。測控系統作為聯繫天地的生命線，在任務全過程中具有極其重要作用。對距離地球數千萬乃至上億公里遠的火星探測器進行測控，主要是完成探測器下行遙測數據接收、上行遙控指令發送，同時對探測器進行測軌等工作。對於上述的遠距離條件下的測控工作，我們可以形象的描述為「和遠方的朋友打招呼」。
在日常的生活中，遇見了朋友習慣性的打招呼問好。而如果我們想和父母聯繫，我們通常會拿起手機與父母進行視頻聊天，我們的聊天信息通過四通八達的通信網路傳遞，和見面打招呼一樣。在地球空間站裡面的宇航員想和地面的家人聯繫，則需要藉助地面的測控設備，通過射頻信號完成信息傳遞，此時幾乎和見面打招呼一樣。如果航天員在月球軌道上，地面要與航天員打招呼時請保持耐心，此時航天員距離地球約40萬千米，電磁波信號在空間傳播時間（光行時）為1.3s，在打招呼2.6秒後才收到對方的回應。而想要與火星探測器打個招呼，則情況會更複雜了。
我們給的建議是：首先保持足夠的耐心，其次請找准方向，最後找好聯絡員。
首先，來說一說保持足夠的耐心。
火星的探測器到地面的最遠距離為4億千米，電磁波信號的光行時為22.22min。假設這個時候你正在和心愛姑娘表白，你的信息發出去了，可是不見消息回來，你左顧右盼、寢食難安、茶飯不思，對方是幾個意思？22.22min過去了，22.22min過去了，嗯好吧，估計沒意思吧。如果那位姑娘遠在火星，那可就不一樣。22.22min她收到信息，興奮不已，22.23min她編輯信息回復，44.45min你收到她的回信。所以請保持耐心，堅持到44.45min後。
再來說一說找准方向。
對於近地空間站的航天員，由於到距離地球較近，地面站直接對準當前探測器的位置方向即可打招呼。對於火星探測器，按照相對速度10km/s考慮，經過22.22min光行時後探測器已運動至1.3萬千米外，如果地面站還是對準當前探測器的位置方向，航天器肯定收不到地面的信號。為此，好在航天器的運動是能夠精準的計算的，因此地面站可以指向探測器未來的位置方向，保證經過22min光行時，地面的信號剛好被接收到。
最後說一說聯絡員。
對於探測器尤其是火星表面的火星車，由於火星本體遮擋，探測器無法與地面建立直接的聯繫。這時候就需要充分利用聯絡人來實現打招呼啦。我國首次火星探測任務中環繞器就充當聯絡人的角色，地面現將打招呼的信息送給環繞器，然後由環繞器轉達至火星車。目前，在火星的軌道上還有美國和歐空局的多個軌道器，這些探測器採用了相同的協議，都可以充當聯絡人的角色。
為了適應我國月球和深空探測任務需求，我國已建成了佳木斯66m、喀什35m和阿根廷35m三個深空測控站（如圖5所示），各項技術指標達到國際先進水平。在天問一號火星探測任務中，我國的深空測控網三大主力將全部投入測控支持。以足夠的耐心、精準的方向和天問一號打好招呼，實現對探測器4億公里距離的遙測、遙控和軌道測量。
回答者： 陳少伍 李海濤
編輯於 2020-08-06繼續瀏覽內容
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截至1月3日6時，「天問一號」探測器已經在軌飛行163天，飛行里程突破4億公里，距離地球約1.3億公里，距離火星約830萬公里。探測器姿態穩定，按計劃將在一個多月後實施近火制動，進入環火軌道，準備著陸火星。
「天問一號」飛行里程突破4億千米
福源的視頻 · 29 播放天問一號任務是中國獨立開展行星際探測的第一步，將通過一次發射實現對火星的「繞、著、巡」，即火星環繞、火星著陸、火面巡視。
天問一號探測器總重約5噸，由環繞器和著陸巡視器組成，著陸巡視器主要包括進入艙和火星車。目前，環繞器已完成第三次在軌自檢，各系統均工作正常。
天問一號飛行里程突破4億公里 今年將進入環火軌道著陸火星福源的視頻 · 15 播放據悉，天問一號將於除夕前（2月10日左右）抵達火星軌道。
天問一號探測器總重約5噸，由環繞器和著陸巡視器組成，著陸巡視器主要包括進入艙和火星車。
目前，環繞器已完成第三次在軌自檢，各系統工作正常。
行星探測「天問工程」是月球探測「嫦娥工程」的再發展，是中國人探索宇宙星辰征程的再延伸。
截至1月3日6時，「天問一號」探測器已經在軌飛行163天，飛行里程突破4億公里，距離地球約1.3億公里，距離火星約830萬公里。探測器姿態穩定，按計劃將在一個多月後實施近火制動，進入環火軌道，準備著陸火星。
「天問一號」飛行里程突破4億千米福源的視頻 · 29 播放天問一號任務是中國獨立開展行星際探測的第一步，將通過一次發射實現對火星的「繞、著、巡」，即火星環繞、火星著陸、火面巡視。
天問一號探測器總重約5噸，由環繞器和著陸巡視器組成，著陸巡視器主要包括進入艙和火星車。目前，環繞器已完成第三次在軌自檢，各系統均工作正常。
天問一號飛行里程突破4億公里 今年將進入環火軌道著陸火星福源的視頻 · 15 播放據悉，天問一號將於除夕前（2月10日左右）抵達火星軌道。
天問一號探測器總重約5噸，由環繞器和著陸巡視器組成，著陸巡視器主要包括進入艙和火星車。
目前，環繞器已完成第三次在軌自檢，各系統工作正常。
行星探測「天問工程」是月球探測「嫦娥工程」的再發展，是中國人探索宇宙星辰征程的再延伸。
使用無線電
對話的核心，是通信
通信簡單來說就是傳遞信息
雲中誰寄錦書來，雁字回時，月滿西樓，飛雁傳情，表達我對你的一片痴心
烽火連三月，家書抵萬金，戰事吃緊，狼煙烽火騰騰而起，我願用萬兩黃金換得一封報平安的家書
一個完整的通信系統一般包括三個方面：信源、信道、信宿
源者，源頭也，信息發出的地方，是飛雁傳書中思念你的我
道者，渠道也，信息傳播的方式，是不辭辛勞傳書給你的飛雁
宿者，歸宿也，信息傳播的終點，是看了我信件後羞紅了臉的你
眉眼傳情、飛鴿傳書、烽火狼煙皆在此列
然而，飛雁傳書的過程中雁可能因為避雨而讓有情人苦苦等待
也可能被情敵一鏢射下來煮了吃，存在各種各樣的不可靠
最要命的是此般通信方式中「君住長江頭，我住長江尾，日日思君不見君」的距離感與虛無感
因此，人們非常需要找到一種通信的方式，能夠快速、準確、便捷的傳遞信息
隨著對電磁認識的不斷深入，電磁波逐漸成為充當信息傳播介質的最佳選擇
它準確、快速、能夠實現無線傳輸
很快，電磁波通信技術被廣泛使用
如今，你拿起電話給心愛的她隨時么么噠，甜言蜜語說發就發
如果對方樂意的話，還可以打開視頻，縱享無儘可能
可嘆啊，「可憐無定河邊骨，猶是春閨夢裡人」的悲涼
而我們的天問一號為代表的空間探測器同地球的對話，也是以電磁波為主要介質
解決怎麼通信的問題，就要回答怎麼產生、傳遞、接收信號
01 天問一號怎麼發出信息
人家天問可不是上天去旅行的，人家是帶著任務去的，這兒拍個照，那兒量一下成分什麼的。在天問一號獲得這些信息之後，要把它發送給四億公里之外的地球麻麻，怎麼辦呢？當然是利用電磁波發射裝置將電磁波信號發射出去啦。不過這時候應該用高頻波。
02 信息怎麼傳遞
經調製的電磁波攜帶獲取的信息，穿梭在廣袤的太空，向蔚藍的星球一路奔波
03 怎麼接受來自天問一號的信息
高頻電磁波攜帶信息終於到達了地球，這時候，地面上早已架好巨型接受天線等著他們的到來，並隨之準備逮住他們。好傢夥，捕獲到信號後經解調發現外星人正跟咱們招手呢！
具體電磁波通信原理參見這位老哥 @JustSignal 的回答
但有個問題需要解決：高頻電磁波一般沿直線傳播，拐彎不是很靈敏
和地球一樣，火星在繞著太陽公轉的同時也在自轉
於是，當火星探測器著陸的位置轉到背離地球時，發射的電磁波就無法被地球捕獲
怎麼解決呢？
當你女朋友拒不接收你的消息的時候你咋辦？
找她閨蜜唄，不管男的女的，能傳話就行
我們聰明的科學家也想到了這招：找個傳話的
這個傳話的產品就叫做：中繼衛星
當年嫦娥四號在月球背面登陸，也是採用了中繼衛星的形式與地面對話
浪漫的中國人為其取名「鵲橋」
「盈盈一水間，脈脈不得語」，鵲橋助力人類首次登陸月背
而巡視器的正面，張貼著鮮艷的五星紅旗
天問一號由"著陸器"、"軌道器"、"著陸器"組成
其中軌道器除了在軌觀測的科研任務意外，還承擔著中繼通信的角色
此外，我國已經建成的天鏈系列天基測控系統也將為地火通信提供保障
在多方位助力和保障下
相信天問會平安降落，順利開展任務，傳遞給我們更多的信息
火星，我們來啦！
通過無線電。。。。。
電磁波的傳遞不依賴介質
其實本質上還是無線電，通過火星軌道上的衛星作為中轉站發回地球
無線電波吧 還有空間站呢
對航天航空科技實屬傻大白，平時關注的也很少。既然邀請了，我就湊個數拍個大腦袋，畢竟火星探測器發射成功，實乃我中華之大偉，可喜可賀！
注意了！我是這麼「認真」分析的：咱們就拿從月球傳輸信號為基準，火星距地球距離是距月球的1842倍，那麼是不是信號從火星傳到地面要延時1842倍呢？延時也沒啥，咱就多等會唄，反正好飯不怕晚。如果要減少延時，就改進升級一下發射和接收設備的功效，就像打籃球的「傳球」一樣，將普通球員換成NBA。如果還擔心距離太遠，信號傳不到而丟失，那咱就在中間增加幾個接應的球員，轉傳一下也不就齊活了嘛。
這樣看來我們地球與火星對話原來這麼簡單啊！哈哈純屬胡猜瞎想，不過我相信只要敢想就離成功越來越近了……
我以為是無線電吧。就是上甘嶺王成背著的無線電台，可以和後方聯繫。
等探測器傳回信息就知道了
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