日前，天问一号火星探测任务团队通过地面发令形式，正式将器上状态设置为“出日凌”，标志着火星环绕器顺利完成了一月有余的全自主飞行，圆满通过了日凌考验。此前，随着火星、地球与太阳相对位置的移动，火星环绕器对地无线通信也经历了受到干扰、出现中断的情况。

我国首次自主火星探测任务天问一号探测器于2020年7月23日升空，2021年5月15日着陆火星乌托邦平原南部。截至10月中旬，环绕器已经飞行了450余天，祝融号火星车驶上火星表面也已经超过150余天。

天问一号和祝融号“失联”了一个月

据中国航天科技集团八院天问一号火星环绕器副总指挥褚英志介绍，目前，天问一号环绕器运行在中继通信轨道，主要为祝融号进行中继通信。2021年9月下旬至10月中旬，火星、地球运行至太阳的两侧，且三者近乎处于一条直线，出现日凌现象，由于受太阳电磁辐射干扰的影响，器地通信中断，环绕器和火星车转入安全模式，停止探测工作。

什么是日凌现象？褚英志说，传统意义上的日凌，是针对通信卫星提出的。通信卫星一般位于赤道上空的距离地球36000千米轨道高度的地球同步轨道上。而每年的春分和秋分时节，太阳刚好直射地球赤道，因此从地球上看，太阳恰好与通信卫星重合。

太阳每时每刻都在发射大量的杂乱无章的无线电信号，这些信号会不可避免地干扰正常的通信卫星的信号，从而导致地面接收出现异常，好比家里的电视信号不稳定，出现“雪花”屏或蓝屏。

褚英志提到，探测火星时，探测器是绕火星飞行的，从宏观上看，探测器的空间位置与火星重合。那么，当火星被太阳挡住，或者说被太阳光完全淹没的时候，探测器自然也将被太阳遮挡。在天文学上，火星和地球运行至太阳的两侧呈近似180°的现象被称为“火星合日”。根据太阳系天体运动的规律，今年自9月下旬至10月中旬，天问一号正处在日凌阶段。

火星探测器都需配备复杂的通信设备

天问一号目前与地球的距离约4亿公里，即使以光速飞行也要20多分钟才能到达探测器的位置。距离如此之远，对于探测器的运行状态也只能通过无线电信号得知。

为了实现火星与地球之间的通信，所有的火星探测器都需要采用强大的通信技术和配置复杂的通信设备。

航天科技集团八院天问一号火星环绕器团队告诉记者，例如火星环绕器就配置了由超高灵敏度深空应答机、2.5米口径定向天线、复杂微波网络等设备组成的通信系统。但因无法对抗太阳超强的电磁辐射，当太阳位于火星与地球之间时，火星探测器与地球之间的无线电通信将受到干扰而失去联系。

褚英志说，太阳是一个巨大的辐射源，当它出现在我们的地面站和探测器通信链路上时就会影响通信。一旦无线电信号中断，地面就没法跟天问一号进行对话，也就无法指挥祝融号进行科研探测。

为保证在轨飞行安全，火星环绕器团队对火星环绕器的工作模式进行了调整。在完成全面状态检查后，通过地面指令将环绕器设置为自主安全稳态管理模式，即“日凌模式”，以应对器地失联情况。在进出日凌期间，地面每天接收火星环绕器状态遥测，一方面判定环绕器在轨状态，一方面判定太阳对器地通信的干扰。

“日凌”现象为行星探测技术积累经验

在日凌期间，地面对天问一号的状态一无所知，这对天问一号的自主控制能力提出了较高的要求。但褚英志表示，由于地面控制人员对探测器的在轨状态已有数据和经验积累，因此在“失联”期间，探测器经历的外部环境条件是可预估的。

探测器除了对可能出现的风险采取规避措施，调整到“安全模式”以外，还拥有自主管理能力，在日凌期间对器上系统进行定期检查，发现异常情况将按事先制定好的预案进行自主处置，保证探测器在出日凌后正常与地面建立通信链路。

褚英志说，火星探测日凌是一个自然现象，而日凌同时也为行星探测技术积累了一定的经验，安全度过第一个日凌的天问一号探测器和祝融号让工作人员们对后续的探测工作充满了信心。

据了解，后续火星环绕器将会恢复探测工作，完成轨道调整进入科学探测任务轨道。进入科学任务轨道后，火星环绕器携带的中分辨相机、高分辨率相机、次表层探测雷达、矿物光谱分析仪、磁强计、离子与中性粒子分析仪、能量粒子分析仪共7台载荷将会开机工作，开展火星全球性和综合性的科学探测。

天问一号重大节点回顾

2020年7月23日，天问一号在文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空，成功进入预定轨道，迈出中国行星探测的第一步。

2020年7月28日，天问一号在飞离地球120万千米处回望地球，利用光学导航敏感器对地球、月球成像，获取了地月合影。在黑白合影图像中，地球与月球一大一小，均呈新月状，在茫茫宇宙中相互守望。

2020年8月2日，天问一号3000N发动机开机工作20秒，顺利完成第一次轨道修正，继续飞向火星。

2020年9月20日，天问一号4台120N发动机同时开机工作20秒，顺利完成第二次轨道修正，探测器各系统状态良好。

2020年10月1日，国家航天局发布中国首次火星探测任务天问一号探测器“深空自拍”飞行图像。

2020年10月9日，天问一号主发动机点火工作480余秒，顺利完成深空机动，探测器各系统状态良好。

2020年10月28日，天问一号8台25N发动机同时开机工作，顺利完成第三次轨道修正，地面测控通信各中心和台站跟踪正常。

2021年2月5日，天问一号发动机点火工作，完成地火转移段第四次轨道中途修正，国家航天局同步公布了探测器传回的首幅火星图像。

2021年2月10日，天问一号进行近火制动，成功被火星捕获，进入环火轨道。

2021年2月15日，天问一号环绕器实施捕获轨道远火点平面机动，将近火点轨道高度调整至约265千米。

2021年2月24日，天问一号环绕器实施第三次近火制动，进入停泊轨道。

2021年5月15日，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。

2021年5月17日，天问一号环绕器实施第四次近火制动，进入中继通信轨道。

2021年6月11日，天问一号首批科学影像图发布，标志我国首次火星探测任务取得圆满成功。

2021年9月下旬至10月中旬，天问一号处于日凌阶段。

新京报记者 张建林

编辑 冯雅君 校对 王心