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        NASA如何从火星表面的探测器上接收大量数据？对勇气号Spirit 和机遇号Opportunity 来说，最好的办法是通过环火星轨道上的飞行器进行中继发送。

        勇气和机遇号都有一副高增益天线，可以用来直接向地球传送科学数据，但是他们更多的是用低增益的特高频（UHF）天线把数据传送到绕火星轨道飞行的飞船 Mars Odyssey 或者 Mars Global Surveyor，由后者把数据发回家。

        “这种数据传输效率更高，因为轨道飞行器上有更大的太阳能阵列和更大的天线，所以他们在能量和带宽上不像火星探测器那样受限制”，喷气动力实验室 Jet Propulsion Laboratory (JPL) 的电信工程师Andrea Barbieri 说。咱们可以把这看作一个低能量的手机与附近的基站通信，后者有强大得多的能量。使用火星轨道上的飞船中继发送数据比直接连接发送要快10倍。

        1976年NASA的海盗计划 Viking mission 中，这帮家伙用的是蛮力－－猜猜看是什么方法－－一个核动力驱动的20瓦的发射机！哎老美还真干得出来啊～～～现在的火星任务要求更小巧，更便宜，所以勇气和机遇使用的都是太阳能，发射机功率也更小。不过现在可是2003了，他们已经可以享受电子技术30年发展的成果－－不光在飞船上，也在火星表面上。

        当年每个发射到火星的飞船除了完成自己的任务外，还都携带着有助于将来任务的信息（真是未雨绸缪啊）。每个火星轨道飞行器都有一个 Mars Relay UHF电台，能够和火星表面的发射器通信－－不论是基站，探测器还是气球甚至飞过火星表面的飞行器。

        前面说过的Mars Global Surveyor 1997年到达火星－－那年偶刚高中毕业，Mars Odyssey 2001年到达－－那年，哎，偶已经大学毕业啊。完成各自的主要任务之后，他们继续提供数据同时还作为一个中继平台工作。“通过这些环绕火星的飞船，我们正在建立一个‘电话交换机’，使越来越多的火星表面数据通过他们传输”,NASA的行星探测主管Ed Weiler说。

        工作原理是这样的，火星表面探测器勇气和机遇的电脑中有一个时间表，可以确定何时轨道飞行器会飞临上空。探测器以250kbps的速度把数据传送到距离其250英里高度的轨道飞船上。通常，勇气和机遇在每个火星日分别会和Odyssey进行两次传送( two passes per sol )，和Mars Global Surveyor进行一次。轨道飞船把探测器的数据和自己的科学数据一同保存，当飞船处于适当的位置时，就将天线对准地球并传送所有的数据。

        即使按照光速－－嗯嗯，温习一下高中物理哈：光，电磁波在某种意义上的同一性－－从火星到地球的信号也要10分钟，我走路上班还要十分钟呢，想一想，从家里出发，到坐在办公桌前，一组数据已经从遥远的火星飞到地球了，啊，真奇妙啊 :) 。在地球上，由直径230英尺的巨大的灵敏的卫星天线接收这些数据。

        NASA的深空网络在加州，澳大利亚和西班牙都设有天线。除火星任务外，深空网络还要跟踪土星任务，彗星和小行星，所以天文学家们得仔细调度，免得火星飞船发来的数据到达地球时却发现“电话占线”无法接收。

        一旦送达地球，数据就会被送到加州Pasadena的喷气动力实验室，然后分发到世界各地的科学小组。2月18号那天，两个探测器发回了100亿位的数据－－用电脑的都知道，其实才9G多一点嘛，不用说得那么玄乎哈－－其中只有18％是直接发送的，其他都是通过两个火星轨道飞船转发的。

        火星内的无线网络－－就像intranet一样，这个词是intra-Mars－－在轨道上也有一个附加节点。欧洲火星快车 Mars Express 也有一个UHF中继器，已经和勇气试验过，用以验证国际间飞船可以相互通信，这样就提供了另外一条回到地球的途径。NASA计划在2005到2009年增加更多的火星轨道飞船。

        经过选择的图片和科学信息在新闻发布会上都展示了，并放在网站上与世界共享。NASA说火星探测器网站的点击已经达到65.3亿，比地球人口都多。

        参考Wired

:: Posted on 2004-03-06, Saturday - 02:36am. Filed under BabyBus catagory(ies). This is the Permanent Link of the post.