「天问一号」火星探测器在四亿公里外的深空要如何和我们对话？
相比登月所跨越的 38 万千米，地球到火星需要跨越将近 4 亿公里的距离，「天问一号」探测器约飞行 7 个月，才可到达火星，此后，著陆巡视器软著陆于火星表面，在著陆区附近开展巡视探测，环绕器开展为期 2 年的中继和遥感探测，那么该如果从四亿公里外的深空接收到清晰准确的信号呢？
和火星探测器打个招呼」 ——火星探测器的测控是如何实现的
天问一号火星探测器成功发射后，正在地火转移轨道上飞驰。经过近7个月的飞行后最终抵达火星，经过近火制动进入环火轨道，开展相关的探测活动。测控系统作为联系天地的生命线，在任务全过程中具有极其重要作用。对距离地球数千万乃至上亿公里远的火星探测器进行测控，主要是完成探测器下行遥测数据接收、上行遥控指令发送，同时对探测器进行测轨等工作。对于上述的远距离条件下的测控工作，我们可以形象的描述为「和远方的朋友打招呼」。
在日常的生活中，遇见了朋友习惯性的打招呼问好。而如果我们想和父母联系，我们通常会拿起手机与父母进行视频聊天，我们的聊天信息通过四通八达的通信网路传递，和见面打招呼一样。在地球空间站里面的宇航员想和地面的家人联系，则需要借助地面的测控设备，通过射频信号完成信息传递，此时几乎和见面打招呼一样。如果航天员在月球轨道上，地面要与航天员打招呼时请保持耐心，此时航天员距离地球约40万千米，电磁波信号在空间传播时间（光行时）为1.3s，在打招呼2.6秒后才收到对方的回应。而想要与火星探测器打个招呼，则情况会更复杂了。
我们给的建议是：首先保持足够的耐心，其次请找准方向，最后找好联络员。
首先，来说一说保持足够的耐心。
火星的探测器到地面的最远距离为4亿千米，电磁波信号的光行时为22.22min。假设这个时候你正在和心爱姑娘表白，你的信息发出去了，可是不见消息回来，你左顾右盼、寝食难安、茶饭不思，对方是几个意思？22.22min过去了，22.22min过去了，嗯好吧，估计没意思吧。如果那位姑娘远在火星，那可就不一样。22.22min她收到信息，兴奋不已，22.23min她编辑信息回复，44.45min你收到她的回信。所以请保持耐心，坚持到44.45min后。
再来说一说找准方向。
对于近地空间站的航天员，由于到距离地球较近，地面站直接对准当前探测器的位置方向即可打招呼。对于火星探测器，按照相对速度10km/s考虑，经过22.22min光行时后探测器已运动至1.3万千米外，如果地面站还是对准当前探测器的位置方向，航天器肯定收不到地面的信号。为此，好在航天器的运动是能够精准的计算的，因此地面站可以指向探测器未来的位置方向，保证经过22min光行时，地面的信号刚好被接收到。
最后说一说联络员。
对于探测器尤其是火星表面的火星车，由于火星本体遮挡，探测器无法与地面建立直接的联系。这时候就需要充分利用联络人来实现打招呼啦。我国首次火星探测任务中环绕器就充当联络人的角色，地面现将打招呼的信息送给环绕器，然后由环绕器转达至火星车。目前，在火星的轨道上还有美国和欧空局的多个轨道器，这些探测器采用了相同的协议，都可以充当联络人的角色。
为了适应我国月球和深空探测任务需求，我国已建成了佳木斯66m、喀什35m和阿根廷35m三个深空测控站（如图5所示），各项技术指标达到国际先进水平。在天问一号火星探测任务中，我国的深空测控网三大主力将全部投入测控支持。以足够的耐心、精准的方向和天问一号打好招呼，实现对探测器4亿公里距离的遥测、遥控和轨道测量。
回答者： 陈少伍 李海涛
编辑于 2020-08-06继续浏览内容
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福源修身齐家治国平天下（微信：fztyjx2728）
截至1月3日6时，「天问一号」探测器已经在轨飞行163天，飞行里程突破4亿公里，距离地球约1.3亿公里，距离火星约830万公里。探测器姿态稳定，按计划将在一个多月后实施近火制动，进入环火轨道，准备著陆火星。
「天问一号」飞行里程突破4亿千米
福源的视频 · 29 播放天问一号任务是中国独立开展行星际探测的第一步，将通过一次发射实现对火星的「绕、著、巡」，即火星环绕、火星著陆、火面巡视。
天问一号探测器总重约5吨，由环绕器和著陆巡视器组成，著陆巡视器主要包括进入舱和火星车。目前，环绕器已完成第三次在轨自检，各系统均工作正常。
天问一号飞行里程突破4亿公里 今年将进入环火轨道著陆火星福源的视频 · 15 播放据悉，天问一号将于除夕前（2月10日左右）抵达火星轨道。
天问一号探测器总重约5吨，由环绕器和著陆巡视器组成，著陆巡视器主要包括进入舱和火星车。
目前，环绕器已完成第三次在轨自检，各系统工作正常。
行星探测「天问工程」是月球探测「嫦娥工程」的再发展，是中国人探索宇宙星辰征程的再延伸。
截至1月3日6时，「天问一号」探测器已经在轨飞行163天，飞行里程突破4亿公里，距离地球约1.3亿公里，距离火星约830万公里。探测器姿态稳定，按计划将在一个多月后实施近火制动，进入环火轨道，准备著陆火星。
「天问一号」飞行里程突破4亿千米福源的视频 · 29 播放天问一号任务是中国独立开展行星际探测的第一步，将通过一次发射实现对火星的「绕、著、巡」，即火星环绕、火星著陆、火面巡视。
天问一号探测器总重约5吨，由环绕器和著陆巡视器组成，著陆巡视器主要包括进入舱和火星车。目前，环绕器已完成第三次在轨自检，各系统均工作正常。
天问一号飞行里程突破4亿公里 今年将进入环火轨道著陆火星福源的视频 · 15 播放据悉，天问一号将于除夕前（2月10日左右）抵达火星轨道。
天问一号探测器总重约5吨，由环绕器和著陆巡视器组成，著陆巡视器主要包括进入舱和火星车。
目前，环绕器已完成第三次在轨自检，各系统工作正常。
行星探测「天问工程」是月球探测「嫦娥工程」的再发展，是中国人探索宇宙星辰征程的再延伸。
使用无线电
对话的核心，是通信
通信简单来说就是传递信息
云中谁寄锦书来，雁字回时，月满西楼，飞雁传情，表达我对你的一片痴心
烽火连三月，家书抵万金，战事吃紧，狼烟烽火腾腾而起，我愿用万两黄金换得一封报平安的家书
一个完整的通信系统一般包括三个方面：信源、信道、信宿
源者，源头也，信息发出的地方，是飞雁传书中思念你的我
道者，渠道也，信息传播的方式，是不辞辛劳传书给你的飞雁
宿者，归宿也，信息传播的终点，是看了我信件后羞红了脸的你
眉眼传情、飞鸽传书、烽火狼烟皆在此列
然而，飞雁传书的过程中雁可能因为避雨而让有情人苦苦等待
也可能被情敌一镖射下来煮了吃，存在各种各样的不可靠
最要命的是此般通信方式中「君住长江头，我住长江尾，日日思君不见君」的距离感与虚无感
因此，人们非常需要找到一种通信的方式，能够快速、准确、便捷的传递信息
随著对电磁认识的不断深入，电磁波逐渐成为充当信息传播介质的最佳选择
它准确、快速、能够实现无线传输
很快，电磁波通信技术被广泛使用
如今，你拿起电话给心爱的她随时么么哒，甜言蜜语说发就发
如果对方乐意的话，还可以打开视频，纵享无尽可能
可叹啊，「可怜无定河边骨，犹是春闺梦里人」的悲凉
而我们的天问一号为代表的空间探测器同地球的对话，也是以电磁波为主要介质
解决怎么通信的问题，就要回答怎么产生、传递、接收信号
01 天问一号怎么发出信息
人家天问可不是上天去旅行的，人家是带著任务去的，这儿拍个照，那儿量一下成分什么的。在天问一号获得这些信息之后，要把它发送给四亿公里之外的地球麻麻，怎么办呢？当然是利用电磁波发射装置将电磁波信号发射出去啦。不过这时候应该用高频波。
02 信息怎么传递
经调制的电磁波携带获取的信息，穿梭在广袤的太空，向蔚蓝的星球一路奔波
03 怎么接受来自天问一号的信息
高频电磁波携带信息终于到达了地球，这时候，地面上早已架好巨型接受天线等著他们的到来，并随之准备逮住他们。好家伙，捕获到信号后经解调发现外星人正跟咱们招手呢！
具体电磁波通信原理参见这位老哥 @JustSignal 的回答
但有个问题需要解决：高频电磁波一般沿直线传播，拐弯不是很灵敏
和地球一样，火星在绕著太阳公转的同时也在自转
于是，当火星探测器著陆的位置转到背离地球时，发射的电磁波就无法被地球捕获
怎么解决呢？
当你女朋友拒不接收你的消息的时候你咋办？
找她闺蜜呗，不管男的女的，能传话就行
我们聪明的科学家也想到了这招：找个传话的
这个传话的产品就叫做：中继卫星
当年嫦娥四号在月球背面登陆，也是采用了中继卫星的形式与地面对话
浪漫的中国人为其取名「鹊桥」
「盈盈一水间，脉脉不得语」，鹊桥助力人类首次登陆月背
而巡视器的正面，张贴著鲜艳的五星红旗
天问一号由"著陆器"、"轨道器"、"著陆器"组成
其中轨道器除了在轨观测的科研任务意外，还承担著中继通信的角色
此外，我国已经建成的天链系列天基测控系统也将为地火通信提供保障
在多方位助力和保障下
相信天问会平安降落，顺利开展任务，传递给我们更多的信息
火星，我们来啦！
通过无线电。。。。。
电磁波的传递不依赖介质
其实本质上还是无线电，通过火星轨道上的卫星作为中转站发回地球
无线电波吧 还有空间站呢
对航天航空科技实属傻大白，平时关注的也很少。既然邀请了，我就凑个数拍个大脑袋，毕竟火星探测器发射成功，实乃我中华之大伟，可喜可贺！
注意了！我是这么「认真」分析的：咱们就拿从月球传输信号为基准，火星距地球距离是距月球的1842倍，那么是不是信号从火星传到地面要延时1842倍呢？延时也没啥，咱就多等会呗，反正好饭不怕晚。如果要减少延时，就改进升级一下发射和接收设备的功效，就像打篮球的「传球」一样，将普通球员换成NBA。如果还担心距离太远，信号传不到而丢失，那咱就在中间增加几个接应的球员，转传一下也不就齐活了嘛。
这样看来我们地球与火星对话原来这么简单啊！哈哈纯属胡猜瞎想，不过我相信只要敢想就离成功越来越近了……
我以为是无线电吧。就是上甘岭王成背著的无线电台，可以和后方联系。
等探测器传回信息就知道了
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