Erfolg! Chinesisch-europäische Marssonde führt Test zur Relaiskommunikation im Orbit durch

Im November führte Tianwen-1 aus China in Zusammenarbeit mit dem Mars Express-Missionsteam der ESA einen In-Orbit-Relaiskommunikationstest zwischen dem Mars Rover Zhurong und dem Mars Express-Orbiter durch, der ein voller Erfolg war.
Die erste Marserkundungsmission meines Landes, die Sonde Tianwen-1 (einschließlich des Marsrovers Zhurong, der Eintrittskapsel, des Orbiters usw.) und die für ihren Start verwendete Trägerrakete Langer Marsch 5 wurden von der China Aerospace Science and Technology Corporation entwickelt, und auch an anderen Subsystemen des Projekts waren entsprechende Einheiten der China Aerospace Science and Technology Corporation beteiligt.

Vor dem Test schickten beide Parteien Anweisungen an ihre jeweiligen Detektoren, um sich auf den Test vorzubereiten. Zum vereinbarten Zeitpunkt sendete Zhurong Testdaten an Mars Express. Die Kommunikationsdistanz betrug etwa 4.000 Kilometer und die Kommunikationszeit 10 Minuten. Nach dem Empfang der Daten leitet „Mars Express“ diese an die Deep Space Tracking- und Kontrollstation der Europäischen Weltraumorganisation weiter. Nach Erhalt der Daten sendet die Verfolgungs- und Kontrollstation diese an das European Space Operations Center (ESOC), und das ESOC leitet sie an das Beijing Aerospace Flight Control Center weiter. Nach der Interpretation stellt das chinesische Technikteam die Richtigkeit der Daten fest. Der Testablauf ist in der Abbildung dargestellt. ▲ Schematische Darstellung der Relaiskommunikation zwischen Zhurong und Mars Express

Aufgrund von Gewichts- und Volumenbeschränkungen sind die direkten Kommunikationsfähigkeiten des Marsrovers mit der Erde schwach und können den Anforderungen einer groß angelegten Datenübertragung nicht gerecht werden. Daher ist es notwendig, Daten an den näheren Mars-Orbiter (d. h. den „Orbiter“) zu senden, der die Daten dann über den Orbiter mit stärkeren Kommunikationsfähigkeiten an das Bodenempfangssystem weiterleitet. Dieser Vorgang wird als Relaiskommunikation bezeichnet.

Am 15. Mai landete der Rover Tianwen-1 erfolgreich im vorab ausgewählten Landegebiet im südlichen Teil von Utopia Planitia auf dem Mars.

Am 17. Mai führte der Orbiter der Sonde Tianwen-1 erfolgreich seine vierte Bremsung in der Nähe des Mars durch und trat reibungslos in eine Relaiskommunikationsumlaufbahn mit einer Periode von 8,2 Stunden ein. Die beiden Geräte stellten eine Kommunikationsverbindung zwischen den Geräten her und übertrugen zum ersten Mal die Telemetriedaten des Rovers über den Orbiter zurück. Zu diesem Zeitpunkt bestand die Hauptaufgabe des Orbiters darin, als „Bote“ zwischen der Erde und dem Mars zu fungieren und die „Erde-Mars-Kommunikation“ durchzuführen.

Am 22. Mai verließ der Marsrover Zhurong sicher die Landeplattform, erreichte die Oberfläche des Mars und begann mit der Patrouille und Erkundung. Bis August hatte der Marsrover Zhurong die festgelegten Ziele der Patrouillen- und Erkundungsmission erfolgreich abgeschlossen, befand sich in jeder Hinsicht in gutem Zustand und setzte seine Erkundungsmission fort.

Am 8. November führte die Sonde Tianwen-1 erfolgreich ihre fünfte Bremsung in Marsnähe durch, trat präzise in die Umlaufbahn der Fernerkundungsmission ein und führte eine globale Fernerkundung des Mars durch. Das technische Entwicklungsteam optimierte das Orbit-Design und berücksichtigte dabei die globale Fernerkundung des Orbiters und die Anforderungen des Rovers an die Relaiskommunikation.

▲ Der Orbiter der Sonde Tianwen-1 unterstützt die Erde-Mars-Relaiskommunikation (schematische Darstellung)

Im Allgemeinen sendet der Orbiter vor dem Aufbau einer Relaiskommunikation zunächst ein „Initialisierungssignal“ an den Rover, woraufhin der Rover mit einem „Bestätigungssignal“ antwortet und die beiden Parteien anschließend eine stabile bidirektionale Relaiskommunikationsverbindung aufbauen, so wie ein Freund zuerst die Telefonnummer wählen muss. Da die Sendefrequenz von ESAs Mars Express nicht mit der Empfangsfrequenz von Vulcan übereinstimmt, kann durch „Wählen eines Telefonanrufs“ keine Kommunikationsverbindung hergestellt werden.

Die Sendefrequenz von „Zhurong“ stimmt mit der Empfangsfrequenz von „Mars Express“ überein, daher müssen sich die beiden Parteien im Voraus auf die Kommunikationszeit einigen, wobei „Zhurong“ die Daten direkt sendet und „Mars Express“ sie „blind“ empfängt.

Der Mars Express-Orbiter verfügt über die Fähigkeit zum „Blindempfang“, doch gab es seit über einem Jahrzehnt keine Gelegenheit, diese Fähigkeit tatsächlich einzusetzen. Die ESA sagte, dieses Experiment sei für Mars Express eine gute Gelegenheit, den „Blindempfangsmodus“ im Orbit zu überprüfen. ▲ Basierend auf den Ergebnissen der Dateninterpretation und -analyse des Marsrovers Zhurong bestätigten die Missionsteams beider Seiten, dass die Schnittstellen der für Zhurong und Mars Express konfigurierten Relaiskommunikationsausrüstung mit internationalen Standards übereinstimmten und diesen entsprachen. Außerdem war der Inhalt der übertragenen Daten vollständig und korrekt, sodass der Test erfolgreich war.

Anschließend werden beide Seiten die Zusammenarbeit bei der wissenschaftlichen Datenrelaiskommunikation auf der Grundlage der Experimente dieser Phase weiterentwickeln. Der Marsrover Zhurong arbeitet seit 196 Marstage auf der Marsoberfläche, hat dabei insgesamt 1.297 Meter zurückgelegt und bei der Patrouillenerkundung etwa 10 GB an originalen wissenschaftlichen Daten gesammelt. Es verfügt über ausreichend Energie und ist in einem guten Zustand.

Quelle: Offizielle Website der National Space Administration, offizielles WeChat des China Lunar Exploration Project

Herausgeber/Liu Huaiyu Gao Yiming

Korrekturlesen/Lin Jiaxin

Produzent/Huang Xi