洞察号到火星距离那么远,人类如何操控它?这是什么原理

人类走出地球以后,看到浩瀚的宇宙没有被吓倒,反而激发了人类探索宇宙的热情,这是一种无往不前的精神,正是这种精神的存在,人类的科技才能够发展如此之快,人类文明才能够在如此短的时间内走出地球探索宇宙。

人类走出地球之后,探索宇宙的第一站那自然是太阳系,只有把太阳系研究透了,搞明白了,我们才有能力飞出太阳系,去探索更远的星空。太阳系有八大行星,这是人类探索的重点,这其中火星是科学家关注度最高的一颗行星。

科学家对火星如此关注,最主要的原因是它和地球的环境有些相似,探测器可以登陆火星。其它的行星科学家也非常想探索,比如金星,如果金星表面和火星差不多,科学家最想探索的应该会是金星,它离地球近,而且还是地球的姐妹星。那为什么科学家不去登陆探索金星呢?原因很简单,金星表面的温度太高了,大气层也非常恶劣,这是一个炼狱星球,探测器根本无法登陆金星表面。

其它行星的表面环境,以现在人类的科技都难以实现登陆,所以火星成为了科学家探索的重点,最新的洞察号火星无人着陆探测器在今年5月发射,历经半年左右的航行,目前已经成功登陆火星,并将在未来对火星地下环境进行一系列探测。除了最新的洞察号探测器,火星上还有其它的陆地探测器,比如好奇号,机遇号等。

说到这里,可能很多人都会有一个疑问:火星距离地球这么远,人类是如何实现和洞察号的联系,并对它进行操控?这是什么原理。其实对于这个问题,学过一些高等物理的朋友应该都有所了解。它其实和遥控车的操控有些相似,都是通过无线电信号来遥控。当你发出指令,然后无线电信号传达到遥控车内部的控制系统上,就可以根据指令完成车的各种移动和动作。

洞察号的操控和这个有些相似,不过复杂度要高很多,而且探测器想要登陆火星,也要提前做很多工作,先要在地球上通过电脑模拟来登陆火星,模拟成功后然后会将相关数据和指令输入火星车探测器。探测器就是依靠这些输入好的指令来完成工作。

不过,由于火星距离地球比较远,太空中的通讯必然要中转才行,洞察号发出的信号也无法直接和地球联系,要经过几道中转。我们都知道,中国的嫦娥四号已经发射了一周多,很快它就要在月球背面软登陆,嫦娥四号想要在月球背面实现和地球的联络,还需要提前布置在地球和月球之间的中转卫星才可以。

月球离地球如此近,还需要卫星的中转,而火星离地球如此之远,自然也是需要中转的。当科学家准备发射火星探测器前,会先发射一颗卫星到地球的外太空轨道上,它的任务就是专门用来接收来自火星的信号。然后洞察号火星车发射升空。

洞察号经过长达半年的飞行,到达火星轨道,这个时候还不能直接登陆火星,需要先在火星外太空轨道上发射一颗小型卫星,它用来接收来自火星车传出的信息,同时传达地球给火星车发出的指令信息。这一切都准备好之后,探测车就开始按照之前输入好的指令登陆火星。

当探测器成功登陆火星之后,后面的工作就会按照之前的程度在火星上执行。那么洞察号如果拍了火星的照片,它要如何传回地球呢?其实也不复杂,它先将图片转换成数据信号,然后通过无线电传送给火星外太空轨道上的那颗卫星,这颗卫星接收到信号之后再传送到地球外转的那颗卫星,最后再传回到地球的接收站。整个过程需要20分钟左右。

可能有人会说了,还需要20分钟啊,时间够长啊,事实上这已经是非常快的传输速度了,要知道无线电信号是通过光速来传播的。宇宙中的距离单位是光年,光速在我们看来那是快到不可思议的速度。但在宇宙中,光速只能算是基本速度,不算是多么快的速度。

不过,人类现在的科技有限,光速是目前通讯最快的速度,也是人类探索宇宙通讯的最快速度,火星和地球的距离其实并不算远,通讯还有20分钟左右的延迟,如果更远的星球,通讯时间会更长。现在正在太阳系边缘探索的新视野号飞船,传送一次照片需要若干个小时才行。

目前人类还没有飞出太阳系,但随着科技的快速发展,未来我们必然会走出太阳系,去更加遥远的星系探索,甚至走遍银河系的每一个角落。而通讯是宇宙探索必不可少,如果还是现在只有光速的无线电信号,那肯定是满足不了需求的。

试想,未来人类的宇宙飞船到达了离地球100光年的星系,地球想和飞船联系,来回需要200年的时间,这明显是不行的,如果遇到紧急事件,需要飞船返回地球的时候,等无线电信号送达的时候,早就黄花菜都凉了,因此未来的太空通讯必然需要更加快速的通讯方式,速度要超越光速。

我们在一些科幻电影中可以看到,飞船在星际间航行,通讯都是即时到达,即使相隔几光年的距离,也可以做到即时通讯,可能有人会觉得这种通讯方式只能在电影中出现。但在未来,它一定会在现实中出现,这是更高级别的通讯,比如量子通讯,或者比量子通讯还要先进的通讯方式,它的速度远远超过光速。

小伙伴们,你们对宇宙的无线电通讯方式有何看法?欢迎大家在下方留言讨论,发表自己的见解和看法。

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