转载自微博航天爱好者@PhiLeafSpace

【祝融号的图像及科学数据传输必须依靠器间通信，故首批图像可能于今晚或明早回传】

翻译：火星中国基站太少，大数据传输只能靠火星轨道上的环绕器传话，环绕器本身也需要变轨到合适的传话轨道上。

详细版：

为了说明为何目前祝融号仍未有图像传回地球，有必要解释一下祝融号的通信与数据传输机制：

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。

5月15日7时许，祝融号落火，此后的环绕器在265×65000km×86.9º（轨道周期2sol）的停泊轨道上又飞行1圈。5月17日（今天）早上8:15左右，环绕器至近火点，进行第四次近火制动，随后进入265×15000km×86.9º（轨道周期1/3sol）的中继通信轨道。

故在此之前，一直使用X频段直接对地通信的祝融号，其数传下行速率只有16bps(2字节/s)，不可能传输得了图像。在此之后，它将每个sol绕飞火星3圈，则每个sol都有一次近火弧段UHF器间通信窗口，也都有一次X频段远火弧段通信窗口，且相邻的近火弧段通信窗口与远火弧段通信窗口间隔为1/2sol。

照此计算，第一个X频段远火弧段通信窗口在5月17日20点半左右，第一个UHF近火弧段通信窗口在5月18日早8点50分左右，祝融号可能会在这两个时间窗口回传所获取的火星图像。而5月18日早的这一通信窗口，也符合计划中说的“3个火星日后建立UHF器间通信链路”。

针对我国当前深空探测能力的不足，科研团队也在抓紧时间提高深空探测器对地数传能力，预计在2025年左右将该对地传输能力提高至20Mbps，2030年采用激光通信提高至100Mbps。

根据图1叶培建院士讲座PPT，天问一号环绕器数据传输最高下行速率为4Mbps(512KB/s)，祝融号火星车器间数传最高下行速率约40kbps(5KB/s)。

根据相关规划，计划至2025年，我国深空探测器采用Ka频段对地通信，通过配置大口径天线，将对地数传能力提高至20Mbps(2.5MB/s)；至2030年，突破高精度对地瞄准跟踪及捕获的激光通信技术，最大对地数传能力提高至100Mbps(12.5MB/s)。

参考资料：彭松,尺清,郑旸.火星车自主功能方案设计[J].国际太空,2020(07):14-18.

图8源：张玉花,王献忠,褚英志,等.我国首次自主火星探测任务中环绕器的研制与实践[J].上海航天(中英文),2020,37(05):1-9.

【航天科普】祝融号的图像首批图像可能于今晚或明早回传