4亿公里外的火星信号如何接收？祝融号拍摄的图片如何呈现？

 
 
4亿公里外的火星信号如何接收？祝融号拍摄的图片如何呈现？  
 

祝融号火星车已在火星表面工作75个火星日，它回传的图片也越来越多。这段时间很多人都非常关心，远在4亿公里之外火星上的微弱信号是如何接收的？祝融号火星车在火星拍摄的图片又是如何呈现的呢？

70米天线：天问一号接收数据的关键设备

如何实现来自4亿公里之外微弱信号的数据接收，是我国首次火星探测任务面临的巨大挑战。根据无线电传输理论，由于信号的强度与距离的平方成反比，从火星探测器上发出的电波经过4亿公里再传到地球后会十分微弱，再加上宇宙中的噪声，很容易把传输信号淹没掉。而通过增大地面接收天线的口径，也就是接收面积，是提高信号强度的基本途径。

中国首次火星探测任务工程副总设计师 李春来：我们知道火星离地球的距离最远的时候有4亿公里，比月球要远1000倍，我们一般的小的天线就已经接触不到了，灵敏度不够。所以我们需要一个更大的天线，才能把这个很远距离传回来的很微弱的信号接收到。

通过科研人员的科学分析与计算、专家的反复论证，需要新建一座70米高性能数据接收天线，来完成这个首次火星探测的数据接收任务。

总台央视记者 李宁：我们来到了中国科学院国家天文台武清站，隔着围墙就可以看到这个直径70米、全亚洲最大的单口径全可动天线。它就是天问一号探测任务科学数据接收最关键的设备。

这台直径为70米的天线为轮轨式抛物面反射镜天线，是一台全方位可转动的望远镜，高72米，总重约2700吨。在钢筋混凝土地基上，以中央的天线枢轴为中心，它可以在水平和俯仰两个方向转动，以实现对观测目标的精确跟踪。

中国首次火星探测任务工程副总设计师 李春来：天线可以俯仰90度，方位可以360度随便转。火星和我们的距离、和我们的方位角是一直在变化的，如果你天线不动的话，你就接收不到信号了。

在我国首次火星探测任务中，除了这台新建的70米天线，我国还利用了早期建设的两台40米天线和一台50米天线，共同配合来完成火星数据的接收任务。

中国首次火星探测任务工程副总设计师 李春来：现在我们把4个天线合起来后，我们能收集（相当于）103米直径面积的信号，它的信噪比就会更高，更微弱的信号我们也能收集到。

双曲面结构天线 强大的“心脏”

由于火星距离地球较远，火星探测器上发出的信号在回传过程中，会随着距离的变大而衰减。为了捕捉到这些珍贵而又微弱的信号，研制团队采用了大口径双曲面天线来接收数据，既保证能够接收到足够的信号量，同时也保证了传输数据的准确性。

从火星探测器上回传数据，就相当于在探测器上用一支激光笔照向地球。为了捕捉到探测数据的信号，70米天线采用了抛物面结构，由主反射面和副反射面组成，无线电波经过主、副反射面反射，最后聚焦于被称为馈源的接收装置，提高了天线效率和抗干扰能力。

总台央视记者 李宁：我们现在就来到了亚洲最大的单口径全可动天线的反射面。祝融号火星车在登陆火星之后，所有的数据会通过天问一号的环绕器发射到主反射面。主反射面进行第二次反射，反射到副反射面。最后通过副反射面发射到下面的馈源。

中国首次火星探测任务工程副总设计师 李春来：信号的强度是与距离的平方成反比，所以你越远，它衰减得就越厉害，到我们这地方信号已经非常微弱了。正好就用双曲面把它再进行第二次聚焦。70米直径的信号经过两次反射以后，再进入到馈源里面，收集变成一个小波束，然后把它变成电信号，就可以在线缆里面传了。

馈源又被称为天线的心脏，可以提高天线的工作效率。这座70米高性能数据接收天线有大、中、小三台馈源可供使用，以确保更准确地接收火星数据。

中国首次火星探测任务地面应用系统副总设计师 苏彦：它是连接电磁波和电信号的一个重要的连接部件。经过主反射面反射以后，副反射面二次反射，最终通过馈源进行收集，把空间的电磁波转化为电信号。

接收火星数据 快速回传北京中心处理

70米天线接收完数据之后怎么处理？我们看到的祝融号拍摄的火星图片又是如何从数据变成图片的呢？