从地球到火星的通信有多困难?从地球大喊一声,几十分钟后才收到

万年历 万年历 2022-12-04 10 0

火星和地球都在椭圆轨道上绕着太阳旋转,它们之间的距离不是固定的。地球和火星最近距离5500万公里,最远距离4亿公里。这么远的距离只能使用无线通信。中国的天宇1号火星探测器使用电磁波与地球保持联系。

人类使用无线电通信已有100多年的历史。无线电是电磁波的一部分,属于低频电磁波。光也是电磁波。无线电的传播速度自然相当于光速,每秒可在真空中传播30万公里。无线电的传播速度有限,通信延迟越高。
传递信息需要时间。地球赤道周长4万公里,一秒钟就能绕地球7圈半,所以地球上的通信延迟可以达到几毫秒。火星和地球之间的通信属于深空通信,因为它们之间的距离很远,所以通信延迟很大。

从发送信息到收到反馈,完成一个完整的通信。因为如果你没有收到反馈,你就不知道对方是否收到了信息。这个过程所花费的时间是通信延迟时间。
甲方问乙方:你的梦想是什么?乙方必须经过思考才能回复甲方。在深空通信过程中,信息从甲方发送到乙方,并收到反馈。最长的时间是传输过程。信息发送、接收、处理和分析的过程也需要部分时间。因此,通信的总延迟非常高。
在双方的通信过程中,完成一个完整的通信所需的时间相当于发送发送的信息传输给接收方所需的时间,以及接收方向发送方反馈信息所需的时间。如果通信节点之间的距离是固定的,忽略了其他因素的影响,发送信息和反馈信息所需的时间基本相同。
地球和月球相距38万公里,光往返需要2秒多。地球和太阳相距1.5亿公里,光从太阳表面到达地球需要8分钟,回需要16分钟。简单估计,从火星到地球完成信息传输最长需要43分钟,最短需要5分钟。
然而,这只是基于电磁波的传输速率。虽然电磁波往返地月只需2秒多,但嫦娥4号探测器在探月工程中发送的信号需要多次中转才能到达控制室,实际通信延迟至少10秒。

如果声音能在真空中以光速传播,你可以从地球上大喊,火星上的人需要很长时间才能听到你的声音。火星上的人做出了回应,当你收到这个回应时,花了很长时间。
从地球上控制火星上的探测器,指令只能一个接一个地发送,有时还会重复发送。这意味着火星上的无人驾驶汽车无法从地球上实时遥控。因此,火星车必须足够智能,高度自动化,才能自动规避风险。

火星上的探测器发出的信号相对较弱,地球需要非常大的分布在全球天线网络上。此外,通信系统还必须具有很强的抗干扰性和容错性,以确保信息传输的准确性。

由于地球和火星不断旋转,火星表面的探测器不可能与地球上的工程师进行点对点直接通信,需要中继卫星。因此,实际通信过程中的延迟非常高,至少需要十分钟。即使数据在传输过程中被压缩,传输高清图片也需要很长时间。如果没有断点续传功能,面对大量数据,就更疯狂了。实时直播载人不可能登录火星。