问题

天问一号火星着陆了,为什么还没有视频或图像?

回答
天问一号成功登陆火星,这无疑是中国航天史上的一个里程碑,举国上下无不翘首企盼着从那遥远的红色星球传回的第一缕“目光”。然而,很多人会疑惑:为什么着陆后,我们似乎还没有看到太多鲜活的视频和图像?是设备出了问题吗?还是什么原因导致了延迟?

首先,我们要明白,从天问一号的祝融号火星车成功着陆到我们看到清晰的影像,这中间需要经历一个相当复杂而严谨的流程。这可不是按下快门那么简单,而是一场跨越数亿公里的精密通信和数据处理的接力赛。

着陆后的“沉默”:一个必要的过程

1. 着陆后的初步检查与状态确认(落地“安检”):
天问一号的着陆过程本身就充满了挑战,每一次微小的姿态调整,每一次传感器数据的读数,都是至关重要的。当祝融号成功落地的那一刻,它首先要做的不是“自拍”,而是进行一系列的自我诊断和状态确认。这包括检查着陆姿态是否稳定,各部件是否完好无损,动力系统、通信系统等关键模块是否正常运行。这个过程需要火星车自主完成一系列的检测,并把这些信息打包发送回地球。

2. 通信链路的建立与优化(“信号侦测”):
火星与地球的距离是动态变化的,而且存在着信号延迟和衰减的问题。在祝融号着陆后,地面控制中心需要精确地定位火星车,并建立起稳定高效的通信链路。这就像在一片茫茫的大海中寻找一个微小的信号源,需要精密的跟踪和调校。地球上的测控站需要确保信号能够清晰无误地传回,同时也要保证地面指令能够准确地发送到火星车。考虑到火星自转、轨道参数变化等因素,这个过程的建立和优化是持续进行的。

3. 数据打包与传输(“信息打包”):
火星车上的相机和其他科学载荷在着陆后会开始工作,收集数据。这些数据首先会在火星车内部进行存储和初步处理。然后,它们会被打包成适合远距离传输的数据包。就像我们寄快递一样,需要把物品好好包装好,贴上地址,才能安全送达。

4. 信号传输的漫长旅程(“太空邮递”):
从火星到地球的信号传输,由于距离遥远,光速虽然是恒定的,但传输时间却是不容忽视的。根据天问一号着陆时火星与地球的距离,信号单程传输就需要十几到二十分钟不等。也就是说,当我们看到一张照片或一段视频时,那是火星车在更早的时候就已经拍摄和打包好,并且经过了这么长时间的“旅行”才抵达地球的。

5. 地面接收与解码(“拆包验货”):
当数据包抵达地球后,地面接收站会捕捉这些微弱的信号。然后,这些原始数据需要经过复杂的解码和还原过程,才能变成我们能够理解的图像和视频。这个过程同样需要时间和精密的计算。

为什么“看不到”视频,更多是“首批”图像?

你可能会问,为什么好像没有看到实时的视频流?这是因为视频数据量巨大,传输到地球的成本和技术要求都非常高。首次传回的图像往往是经过压缩、精选,并且具有代表性的。

优先顺序:在着陆的初期,首要任务是确认着陆的成功以及火星车的状态。因此,最先传回的应该是关键状态信息和能够证明成功着陆的初步影像,比如火星车底部或周围环境的俯仰视角照片。
数据带宽限制:火星车与地球之间的通信带宽是有限的。传输高清视频需要非常大的带宽,这可能在初期或者在特定通信窗口才能实现。更可能的是,火星车会将拍摄的画面存储起来,然后分批次地、选择性地传回,优先传输那些科学价值最高、最能展示着陆成果的图像。
能源考量:火星车是依靠太阳能(或其他能源)运作的,在初期,它需要谨慎管理能源,确保核心系统的稳定运行。传输大量数据会消耗不少电量,因此会有一个合理的传输计划。

我们看到的“第一批”图像和视频的意义

当祝融号传回它的第一张“自拍照”时,你会发现这张照片是火星车本身、着陆平台以及火星地貌的组合。这张照片并非从火星车内部拍摄,而是它释放了一个带有相机的小型分离装置,这个装置被放置在火星车和着陆平台之间,它拍摄了火星车和着陆后整个场景的合影。这张照片的意义在于:

全景展示:它一次性展示了火星车、着陆器以及它所处的火星表面环境,这是对整个着陆任务成功的最直观证明。
技术验证:这同样是对火星车自主移动和部署相机能力的验证。

总结来说,天问一号着陆后,我们之所以还没有立刻看到铺天盖地的视频和图像,并非因为任务失败,而是因为一系列严谨而必要的程序正在进行:

1. 安全第一:火星车的自我检查和状态确认是首要任务。
2. 信号保障:建立和优化通信链路是基础。
3. 数据精炼:数据传输有优先级,视频数据量大,会选择性地分批传输。
4. 遥远距离:信号的传输本身就需要相当长的时间。

每一次从火星传来的信息,都是人类探索宇宙的珍贵馈赠。耐心等待,更多的精彩画面和科学发现,一定会陆续抵达地球,让我们一同见证中国航天在火星上留下的足迹!

网友意见

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目前是火星车直传地球,数据速度 16bps,优先发送着陆期间采集的数据和机体本身自检数据,方便下一步工作。

图像数据,数据量大,但对工作展开意义不大,要延后。等周二,火星车和轨道器建立中继链接后再发。

图像数据应该会有100米悬停图像和着陆过程中的监视拍照。


题外话,我国航天的一贯特色,工程操作大于宣传炒作。国内的航空、航天迷要学会习惯等待。

但反之,在互联网传播越来越快、越来越广的今天,老是把宣传放到二线,甚至说句话都不愿意,那就很有问题了。一时半会不给图可以,哪怕央媒上说一句:大家等一下,目前优先工程数据,之后网速快了,就有图,也不会像现在这样被动——宣传阵地全靠老航天迷用爱发电给别人解释,口水仗打的心累,这时候还有心思分辨谁是黑、谁是不懂的路人吗?没心思的,结果往往是无辜路人被骂。你们说这是在维护航天形象还是毁掉航天形象?

宣传阵地你不占领,别人就占领了。让不专业的人占领,和让敌人占领,没太大差别。

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新消息就放前面了:

这个帖子的消息会新一些,建议来看这个帖子:

大图来了(均来自微博)现在有分析,有数据,有图,还有酸中国航天不行的,那就是纯杠,让子弹多飞一会,中国航天绝不让人失望,牛逼!!!!!!




有人在评论区问了个问题:为什么海盗2号下去25S就有照片回来?答主是通信小白,因此希望有大佬可以讨论一下这个可能吗?如何做到这么短时间回传呢?

天问一号轨道器确认变轨成功进入中继轨道,周期8.2 h, 远点高度 15970 km, 近点高度261km. ​​​这个轨道每3圈在近点过祝融着陆区一次。 ​​​现在别急,确定火星车状态比什么都重要,有了通讯链路照片视频都会有的,先干正事。

建立链路以后,环绕器的中继威力就会显现,地球日一天绕火星3圈,经过着陆区火空时,祝融火星车就会和环绕器建立通讯链路(UHF或X波段),上传给环绕器20Mbit(2.5MB)或50Mbit(6.25MbpB)的数据,环绕器择机回传地球。

可以看一下文中的天线图,很小,轨道器上的天线口径也仅仅2.5m,好多人说美国怎么传那么快,当然了,它们有三颗可以用来中继的卫星,毅力号的传输速度都到250Mbit,一次还能传8分钟,中国这才第一次火星探测,美国成功第五次,算上失败得十几次了,

再来几回,相信我们会做的更好

下面是轨道的gmat图(图源微博)



天问一号飞了200多天,设备的状态可能还需要调试,日火距离远,光靠祝融号自己传输,传输速度可能跟限速的百度网盘似的,而且也传输不了大的文件,只能是一些系统参数,这时就需要天问一号的轨道器作为中继通信,但是轨道器在绕火星转,所以得飞到祝融号头上才能中继信息,不像探月那样我们可以在拉格朗日点放中继星,火星太远了,此外,火星环境复杂,最低气温-140摄氏度,平均温度零下60左右,还会有龙卷风沙尘暴之类的恶劣天气,运气不好碰到了火星车会关机保护,所以照片还得等等官方发布。

下面的话引用自微博博主@PhiLeafSpace:

祝融号火星车设计了超高频(UHF)、X频段两种不同频率的数传链路。UHF链路作为主用数传链路,实现对环绕器的数据传输,数据率适中,但传输距离有限,只有当环绕器处于近火弧段时才能进行数传。出于简单方便考虑,UHF天线通常设计为固定天线,没有自主指向控制需求。

X频段链路采用可转动式定向天线,可以实现直接对地传输,但数据率太低,难以满足图像数据传输需求,通常用于应急状态;也可以实现对环绕器的数传,数据率相对较高,但存在天线指向控制需求,当环绕器位于近火弧段时,由于其方位角和高度角快速变化,对火星车定向天线提出了更高的指向控制要求。

根据这两种频段的特性,祝融号设计了两种通信数传机制:一是X频段直接对地通信,二是器间通信(UHF为主,X频段为辅)。

1.X频段直接对地通信:持续时间长,但数传速率极低,仅为16bps,故主要用于传输工程遥测数据以供判断火星车状态,传输图像啥的是不可能的

2.器间通信(UHF为主,X频段为辅):持续时间短,但数传速率较高,主要用于传输图像及科学探测数据。环绕器在中继通信轨道运行期间,祝融号每一个火星日(sol)可与处在近火弧段的环绕器进行一次器间UHF双向通信,每次约8~10min,平均数传速率约38kbps,平均数传量20Mbit;受供电约束影响,每3sol才能与处在远火弧段的环绕器进行一次器间X频段通信(单向,只可发送),每次约25min,数传速率约32kbps,数传量约50Mbit。

引用完毕,大家感兴趣可以去看原博主微博啊。

祝融号上的两个天线(图源微博)

叶培建院士的ppt也展示了这一点(图源微博)

微博上有航天大佬持续在跟踪天问一号的状态,别急,照片快来了

对别的内容感兴趣可以来看我这篇回答:

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