2022年元旦，国家航天局发布我国首次火星探测任务天问一号探测器从遥远火星传回的一组精美图像，向全国人民报告天问一号平安，致以节日问候。
新作品，报平安
本组图像包含环绕器与火星合影、环绕器局部特写、火星北极冰盖、祝融号火星车拍摄火面地貌等内容，展示环绕器、祝融号火星车工作状态及获取的火星表面形态。
环绕器与火星合影
图像中环绕器正飞过火星北极区域上空。环绕器本体呈金色，与地面进行高速数据通信的定向天线呈银色，太阳翼和雷达天线展开状态良好。火星上的白色区域为覆盖在北极的“冰”原，与地球两极的冰不同，火星的“冰”由干冰（固态二氧化碳）和水冰组成。火星下方暗色区域为火星奥林匹亚沙波，左上角亮色的环形坑名为科罗廖夫坑，其余红色和暗色区域为裸露地表。
环绕器局部特写
图像中环绕器一侧太阳翼完全展开且姿态稳定。一根展开的次表层探测雷达天线与太阳翼平行，磁强计伸杆向环绕器左上方伸出。
火星北极冰盖
图像展示了火星北极冰盖，层理清晰可见。经过常年沉积和消融，呈现出以极点为中心的白色冰层和裸露地表组成的环形螺旋状地貌。
祝融号火星车拍摄的火面地貌
该图像由祝融号火星车近期利用导航地形相机获取的3幅图像拼接镶嵌而成，图中可以看到环形坑、石块等火星典型地貌。
截至2021年12月31日，天问一号任务环绕器在轨运行526天，当前距离地球约3.5亿千米，通信时延约19.5分钟；火星车在火星表面工作225个火星日，累计行驶超过1400米。目前，天问一号任务正在按计划开展探测和相关测试，共传回约560GB原始科学数据，两器状态良好，运行正常。
“失联”一个月
圆满通过日凌考验
也许很多人不知道，9月下旬至10月中旬，天问一号处在日凌阶段，曾与地面“失联”近一个月。
传统意义上的日凌，是针对通信卫星提出的。每年的春分和秋分时节，从地球上看，太阳恰好与通信卫星重合。太阳每时每刻都在发射大量杂乱无章的无线电信号，在强大的太阳面前，卫星信号犹如烛火一般不值一提。这会导致地面接收出现异常，例如我们家庭里的电视会信号不稳定，出现“雪花”屏或蓝屏。
火星距离地球很远，两者距离一直在5500万至4亿千米之间周期性变化。所有的火星探测器都需要采用强大的通信技术、配置复杂的通信设备，例如火星环绕器就配置了由超高灵敏度深空应答机、2.5m口径定向天线、复杂微波网络等设备组成的通信系统。然而即使如此，也无法对抗太阳超强的电磁辐射。当太阳位于火星与地球之间时，火星探测器与地球之间的无线电通信将受到干扰而失去联系。这就是火星探测中的“日凌”。
根据天体运动规律，火星、地球每隔26个月将会分列于太阳两侧，三个天体近似连成一线。2021年9月中旬至10月下旬便是这样一个时期，在火星工作的包含美国、欧洲、印度的全部火星探测器在此期间都会与地面失去联系，中国的天问一号火星环绕器和祝融号火星车也不例外。简而言之，它放假了！
日凌期间，地面对天问一号的状态一无所知，这对天问一号的自主控制能力提出了较高的要求。
火星环绕器团队于2021年9月中旬，通过地面指令将环绕器设置为自主安全稳态管理模式，即“日凌模式”。在进出日凌期间，地面每天接收火星环绕器状态遥测。随着火星、地球与太阳相对位置的移动，火星环绕器对地无线通信经历了受到干扰、出现中断、逐渐恢复的过程。2021年10月中旬，器地通信恢复，任务团队经过评估，确认火星环绕器状态良好，通过地面发令形式，正式将器上状态设置为“出日凌”。这标志着火星环绕器顺利完成了一月有余的全自主飞行，圆满通过了日凌考验。
“摸鱼”结束
环绕器进入遥感使命轨道
2021年11月8日，“天问一号”环绕器成功实施第五次近火制动，准确进入遥感使命轨道，开展火星全球遥感探测。
前期，“祝融号”火星车已在火星表面工作174个火星日，累计行驶1253米，圆满完成既定巡视探测任务目标，各项状态良好。综合考虑环绕器全球遥感探测和火星车中继通信需求，工程研制团队优化了轨道设计，确定了近火点约265千米、远火点约1.07万千米、周期约7.08小时的遥感轨道方案，在保证开展环绕科学探测的同时，为火星车提供更多的中继通信支持，提升任务开展的效率。
在遥感轨道，环绕器中分辨率相机、高分辨率相机、次表层探测雷达、矿物光谱分析仪、磁强计、离子与中性粒子分析仪、能量粒子分析仪等7台科学载荷，将获取火星形貌与地质构造、表面物质成分与土壤类型分布、大气电离层、火星空间环境等科学数据，重点关注陨石坑、火山、峡谷、干涸河床等典型地貌和地质单元，实施高分辨率探测。
“结识欧洲小伙伴，还发了微信”
在轨中继通信试验成功
2021年11月，“天问一号”还与欧空局“火星快车”任务团队合作，开展了“祝融号”火星车与“火星快车”轨道器在轨中继通信试验，取得圆满成功。
试验前，双方向各自探测器上行指令做好试验准备。在约定时刻，由“祝融号”向“火星快车”发送测试数据，通信距离约4000千米，通信时长10分钟。“火星快车”接收数据后转发给欧空局所属深空测控站，测控站接收后发送给欧洲空间操作中心（ESOC），ESOC再转发至北京航天飞行控制中心，由中方技术团队解译后，判读数据的正确性。试验过程如图所示。
受重量和体积约束，火星车直接对地通信能力较弱，无法满足大量数据传输需求，因此需要将数据发送给距离较近的火星轨道器，由通信能力更强的轨道器转发给地面接收系统，这个过程称作中继通信。
一般情况下，在建立中继通信前，轨道器会先向火星车发送一个“发起”信号，随后火星车回复“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。由于“火星快车”发射频率与“祝融号”接收频率不匹配，不能通过“拨通电话”的方式建立通信链路。“祝融号”发射频率与“火星快车”接收频率匹配，因此双方需要事先约定好通信时间，由“祝融号”直接发送数据，“火星快车”进行“盲收”，有点类似于微信的通信方式。
“火星快车”轨道器具备“盲收”功能，但在过去十多年里一直没有机会实际使用该功能。欧空局表示，此次试验是“火星快车”在轨验证“盲收”模式的很好机会。
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。
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。
虽然我们不常仰望星空
但是偶尔抬头一看
天问一号和小祝融
总能带来惊喜呢！
资料：上海新闻广播
编辑：黄璐洁
*转载请注明来自上海宝山官方微信