周期性出现的“火星合日”,会成为将来地球和火星通讯的最大障碍

太阳系是地球所在的恒星天体系统,太阳系的中心天体是一颗黄矮星太阳,太阳的质量约占整个太阳系质量的99.86%,对于整个太阳系具有绝对的统治力。太阳系中还有八大行星围绕着恒星太阳运行,距离太阳由近及远分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,其中木星及其轨道以外的三颗行星都是气态行星,火星及其轨道以内的三颗行星都是固态行星,其中地球是人类的家园,也是目前太阳系已知的唯一拥有生命的行星。

26个月一次的“火星合日”

26个月一次的“火星合日”

那么,太阳中除了地球之外的另外三颗行星有没有可能存在生命呢?或者将来有没有改造的可能呢?我们发现水星距离太阳太近,表面温度极高,金星虽然距离太阳较远,但是由于金星稠密的二氧化碳大气层,使得金星温室效应明显,是太阳系八大行星中表面温度最高的行星。水星和金星温度太高,环境恶劣基本排除了生命存在的可能性,以及将来改造的可能性,那么位于地球轨道之外的火星就成为了人类重点进行探索的行星。

太阳系示意图

太阳系示意图

人类探索火星主要有两个目的,第一个是火星有没有可能存在生命或者曾经存在生命的痕迹,第二个是将来人类能不能把火星改造成人类能够定居的星球。为了这两个目的,世界航天强国都对火星探索具有极强的兴趣,美国已经发射了多个火星探测器,包括勇气号、机遇号和好奇号等,在不久的将来也希望将人类送往火星。我国也制定了火星探测计划,计划在2020年发射第一颗火星探测器,暂时命名为“火星一号”,届时探测器将飞行200多天前往火星。

火星

火星

火星距离地球十分遥远,由于地球和火星都在绕着太阳公转,所以两颗行星之间的距离是在变化之中的,火星距离地球的最近距离大约为5500万千米,而最远距离则超过4亿千米,火星探测器在火星上与地球之间进行通信,最短需要3分钟而最长需要约22分钟。如果火星探测器向地球发送一个请求,地球接收后发射一个命令给探测器,最长需要44分钟以上的时间,可见在星际空间之间的通信联系是需要花费很长时间的,并不能保持实时通信。目前,已经飞向太阳系边缘附近的旅行者1号和2号发送讯息到地球所需要的时间要超过22个小时以上。

好奇号火星探测器

好奇号火星探测器

不仅如此,将来地球和火星之间的通讯还会受到一些天象的影响,其中影响最大的天象就是“火星合日”。所谓“火星合日”是指在地球和火星公转过程中,地球、火星和太阳形成一条直线,并且地球和火星分别位于太阳两侧时,从地球上观测火星完全被太阳遮住。此时,火星与太阳之间的视张角将缩小至0.4度左右,这个时候火星和地球之间的通信会很大程度上受到太阳的影响,甚至会切断地球和火星之间的通信。

火星合日示意图

火星合日示意图

比如,最近的一次火星合日天象发生在2019年9月2日,当时,美国宇航局决定在8月28日至9月7日期间暂停向火星探测器发送新指令,火星上的探测器在此期间也暂停了探测活动,直到9月7日以后,通信才恢复正常。“火星合日”是一种周期性发生的天文现象,大约每26个月就会上演一次,下次火星合日现象将会发生在2021年年底。当然,将来人类的宇宙探索科技水平的提高,可以在火星和地球之间设置一个通信中继站点或卫星,来解决“火星合日”带来的影响。

NASA火星探测计划

NASA火星探测计划
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