作者伊恩·J
奥尼尔，格雷·豪塔洛马，阿拉娜·约翰逊，喷气推进实验室 目前围绕这颗红色星球运行的五个航天器组成了火星中继网络，用于将命令从地球传送到地面任务，并从它们那里接收科学数据
从左上方顺时针方向:美国宇航局的火星侦察轨道飞行器(MRO)，火星大气和挥发性演化(MAVEN)，火星奥德赛，欧洲航天局的火星快车和示踪气体轨道飞行器(TGO)
信用:美国航天局/JPL-加州理工学院，欧空局 美国宇航局深空网和火星轨道飞行器之间精心设计的舞蹈将保持该机构的毅力在着陆期间和以后与地球保持联系
当美国国家航空航天局的火星2020毅力探测器在2月10日与智谋火星直升机在红色星球着陆时
18、他们不会孤单
从轨道上看，两个机器人伙伴将在这次活动中扮演一个特殊的角色，从“毅力”号进入大气层的那一刻起，到它在火星表面留下第一条轨迹的很久之后，他们将检查任务的生命体征
美国宇航局的火星侦察轨道器(MRO)和火星大气和挥发性演化轨道器(MAVEN)是火星中继网络的一部分，火星中继网络是一个航天器星座，作为当前火星表面任务的生命线——美国宇航局的好奇号探测器和InSight着陆器
虽然一些命令和遥测数据可以直接发送到地球或从地球发送出去，但在大多数情况下，由漫游者和着陆器收集的大量科学数据不能，因为这需要太长时间
大多数传回地球的数据必须首先发送到头顶的火星轨道器，然后通过星际空间将数据传输到地球上的无线电天线，包括美国宇航局古老的深空网络(DSN)的天线。
南加州美国宇航局喷气推进实验室的DSN项目经理布拉德福德·阿诺德说:“在整个太阳系保持与我们的航天器的通信是一项巨大的努力，但火星表面任务将这一承诺提升到了另一个水平。”
“自从火星环球探测器(MGS)于1997年进入轨道以来，稳定的轨道飞行器不断增加，携带中继无线电和天线，在地面着陆器和地球之间提供高效的通信
虽然这种中继方案的编排现在对已就位的资产来说有些常见，但在着陆器到达的非常短的时间内协调所有通信链路仍然极具挑战性
" 这种舞蹈将确保全世界都能看到“毅力”号的进入、下降和着陆——这是一系列令人痛心的事件，将随着漫游者的星际航行结束而开始
即将来临 当“毅力”号进入其保护性大气层时，探测器将在几个机载天线之间切换，以保持与地球的联系
其中一些天线使用强大的X波段传输，可以直接向DSN发送少量数据
其他人使用超高频(或超高频)与MRO和马文通信
由JPL为美国国家航空和宇宙航行局的空间通信和导航项目管理，数字地面网络由位于南加州、西班牙马德里附近和澳大利亚坎培拉以外的地面站的几个抛物面无线电天线组成
这种配置允许任务控制器在地球每天的自转过程中随时与整个太阳系的航天器通信
在毅力号着陆期间，马德里的天线将在火星上接受训练，在接收数据时发挥主导作用
加利福尼亚州巴斯托附近的戈德斯通综合大楼也将作为备份监听
自从2004年美国国家航空航天局的火星探测漫游者“精神号”和“机遇号”着陆以来，科学数据一直通过火星轨道飞行器例行公事地传递给数字地面网络，从MGS开始，然后是美国国家航空航天局的老奥德赛轨道飞行器，它从2001年开始绕火星飞行
因为从地球的角度来看，毅力号下降和着陆的最后两分钟大部分都在火星的地平线之外，“直接到地球”的X波段通信将是不可能的，探测器着陆时将只通过MRO和MAVEN与地球通信。
从2006年开始在轨道上，MRO被设计成一个科学任务，并作为着陆表面任务的通信中继
但它得到了升级，为“坚韧”号着陆做准备
“在过去的一年里，MRO宇宙飞船的软件和它的超高频无线电得到了更新，使得在EDL期间收集的数据能够几乎立即返回
JPL火星接力网络经理罗伊·格拉德登说:“MRO将捕捉到“毅力”号发射的遥测信号，并利用其3米长的[10英尺高的碟形天线将它立即发射到地球。”
“我们称之为‘弯管’，这让我们能够从毅力那里得到消息，即使火星挡住了我们从地球上看到的东西。”
" 深空网在马德里(西班牙)、戈德斯通(南加州)和堪培拉(澳大利亚)都有地面站
如图所示，在“毅力”号的进入、下降和着陆过程中，马德里的无线电天线将率先接收来自火星中继网络的遥测数据
信用:美国航天局/JPL-加州理工学院 Jezero的第一个词 随着MRO近乎实时地转播“毅力”号的着陆，任务控制中心的工程师们希望在下午12:55后不久确认着陆——并收到第一张图像
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太平洋标准时间(下午3:55
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EST)
由于信号从火星到地球的距离，飞船将在11分22秒前着陆(称为“飞船事件时间”)
后来，大约下午4点27分
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太平洋标准时间(晚上7:27
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EST)，奥德赛将飞越着陆点，与火星车沟通确认健康
之后的下一次接力赛将在下午6:36左右举行
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太平洋标准时间(晚上9:36
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欧洲航天局的跟踪气体轨道飞行器(TGO)，它也将检查恒心号的健康状况，并转发漫游者从着陆点传送的任何图像
此外，MAVEN将利用数据丰富的广谱记录捕捉整个着陆过程，并将在着陆后几个小时将信息发回地球
这些数据可以用来填补MRO在最初的接力赛中错过的来自EDL火星车的任何遥测数据(工程数据)，并提供该事件的其他测量数据
这个伙伴系统有助于确保毅力号在杰零陨石坑历史性着陆期间几乎没有数据丢失，同时也确认了火星车的健康状况及其精确位置
科学操作 当然，着陆后通讯不会停止
这时，向“坚持”号发送命令和接收漫游者巨大的科学数据输出的复杂任务将开始
在执行任务期间，火星车将获得火星中继网络中所有轨道飞行器的支持，包括美国国家航空航天局的MRO号、微型飞行器、奥德赛号和欧空局的TGO号，后者在过去几年里一直在该网络中发挥着关键作用
如果需要的话，甚至欧空局的火星快车轨道飞行器也可以用于紧急通信
虽然美国国家航空航天局轨道飞行器只与数字地面网络通信，但欧空局轨道飞行器也通过欧洲空间跟踪网络和位于俄罗斯的地面站进行通信
尽管火星中继网络已经扩大到包括更多的航天器和更多的国际合作伙伴，但每次新的地面任务都增加了为每个轨道飞行器天桥安排中继会议的复杂性
“好奇心和洞察力在火星上彼此足够接近，以至于它们几乎总是在飞越火星的同时被轨道飞行器看到
“毅力号将会降落到足够远的地方，以至于MRO、TGO和奥德赛号无法同时看到它，但是有时轨道更大的马文号将能够同时看到所有三个飞行器，”格拉德登补充道
“由于我们在与三个卫星通信时使用相同的频率，我们必须仔细安排每个轨道飞行器与每个着陆器的通话时间
在过去的18年里，我们在这方面做得很好，因为漫游者和着陆器来了又去，包括与欧空局的合作，我们很高兴看到火星中继网络创下新的吞吐量记录，因为它返回了坚韧不拔的巨大数据集
" 最终，这种连接地球和火星的通信努力将使我们能够看到“坚持不懈”拍摄的高分辨率图像(并听到最初的声音)，科学家将能够进一步了解这颗红色星球的古老地质和迷人的天体生物学潜力
更多关于毅力 毅力号火星任务的一个关键目标是天体生物学，包括寻找古代微生物生命的迹象
探测器将描述火星的地质和过去的气候，为人类探索红色星球铺平道路，并且是第一个收集和储藏火星岩石和浮土的任务
美国航天局目前正在考虑与欧空局合作进行后续任务，将向火星发射航天器，从地表收集这些密封样本，并将其送回地球进行深入分析
火星2020任务是美国宇航局一项更大计划的一部分，该计划包括登月任务，作为人类探索红色星球的一种准备方式
肩负着在2024年前让宇航员重返月球的重任，美国国家航空航天局将通过美国国家航空航天局的阿尔特弥斯月球探索计划，在2028年前在月球及其周围建立一个持续的人类存在
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