探測器扎堆火星，毅力號：誰擋我WiFi了！
火星車是如何處理星際無線電干擾的呢？
明敏 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI
現(xiàn)在，火星上是越來越熱鬧了。
“機遇號”、“好奇號”、“毅力號”、“天問一號”……探測火星的飛行器數(shù)量已經是一只手都數(shù)不過來了！
△“毅力號”
更多的探測意味著人類對火星的了解會更加深入，但同時也帶來了一個棘手的問題：
會使太空中的無線電干擾更為復雜。
這就好比我們打電話，本來就信號差，旁邊還有一堆打電話的人，那最后的結果只有：
當前通話質量不佳。
就沒有什么解決的辦法嗎？
對此，“毅力號”首席電信工程師彼得·伊洛特(Peter Ilott)給出了解答，并以“毅力號”為例提供了一些可行方案。
“喂？聽得清嗎？”
其實從火星上傳回數(shù)據(jù)，本身就不是件簡單的事情。
火星到地球的最遠距離有4億千米，遠距離傳輸不僅耗時長，而且信號還會有損耗。
而此前探測器經常使用的X波段通信系統(tǒng)，往往是傳的慢還傳的少。
為此，NASA研究人員在“毅力號”上嘗試性地使用了超高頻傳輸；
結果發(fā)現(xiàn)“是真的香啊”！
拿“老爺車”奧德賽號（2001年發(fā)射的火星探測衛(wèi)星）做個對比：
它使用X波段系統(tǒng)來傳輸數(shù)據(jù)，一天下來能夠傳輸80兆字節(jié)，就已經讓研究人員們倍感欣慰了。
而“毅力號”使用超高頻傳輸?shù)脑?，通常一次傳輸就能得到“奧德賽號”十倍以上的數(shù)據(jù)，一天傳輸4-5次，最后可以得到超過1000兆字節(jié)的數(shù)據(jù)！
這一突破也使得“毅力號”可以在日常工作中交替使用不同波段。
在火星時間的早上，“毅力號”用天線在X波段（7-11.2 GHz）監(jiān)測來自地球的信號；
于此同時，地球上工作人員會把當天要執(zhí)行的任務指令發(fā)送出去，“毅力號”在接收到信號并確定可以執(zhí)行后，會再向地球發(fā)送“確認”信號。
等到晚上，探測器結束一天的工作后，會進入睡眠狀態(tài)。
當軌道飛行器從其上方經過時，使用超高頻（300-300GHz）傳輸出大量數(shù)據(jù)。
先要內部和諧
隨著火星上探測器越來越多，被“同行”干擾的情況勢必會出現(xiàn)。
此前“毅力號”就發(fā)現(xiàn)了來自美國自己飛行器的干擾。
研究人員早晨在接收“毅力號”返回的X波信號時，突然有一段高頻率出現(xiàn)在了頻道內！
雖然最后有驚無險，但是也證明無線電干擾的確是個不可忽視的隱患。
有著最多火星探測器的美國，已經構建出了一個火星中繼網絡讓它們彼此相互配合，并且實現(xiàn)了一定程度上的自動化。
在這個過程中，需要使用一個叫做MaROS的調度工具。
火星車在收集數(shù)據(jù)后，首先會檢測自己可以向哪一個衛(wèi)星發(fā)送數(shù)據(jù)，檢測完畢后會將結果發(fā)送給MaROS，然后完成調度開始接收數(shù)據(jù)。
不過研究人員也表示，隨著探測器越來越多，這個網絡之后將會變得更加復雜。
未來應該怎么辦？
其實處理飛行器之間相互的干擾，航空電子器件本身產生的電磁波也會對傳輸數(shù)據(jù)造成干擾。
比如在使用一些特定儀器時，必須要把超高頻關閉。
對于這個問題，科學家們目前還沒有找到非常好的解決辦法。
對此，“毅力號”首席電信工程師彼得·伊洛特(Peter Ilott)表示，下一步應該盡快讓電磁抗干擾隊伍加入進來。并且隨著技術的進步，航天研究未來會更加關注這方面的問題。
參考鏈接：
https://spectrum.ieee.org/tech-talk/telecom/wireless/how-nasa-is-adapting-radios-to-a-noisier-mars
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