中欧火星探测器成功开展在轨中继通信试验

2021年11月，我国“天问一号”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。

“祝融号”和“火星快车”中继通信示意图

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。

“祝融号”火星车目前在火星表面工作196个火星日，累计行驶1297米，获取巡视探测原始科学数据约10GB，能源充足、状态良好。

作者：耿言 陈刚