ExoMars的微量气体轨道器的天线焕发了新的活力，帮助研究人员以前所未有的方式深入探测火星大气层。
一个研究团队，包括来自伦敦帝国理工学院的研究人员，利用这种改进的设备，测量了火星大气中以前无法探测的成分。这些成分如果没有适当的解释，可能会干扰无线电信号的传输——这对未来的火星居住任务至关重要。
帝国理工学院的研究人员与欧洲航天局(ESA)的同事们对前83次测量结果进行了分析，相关成果已在今天的《无线电科学》杂志上发表。
为了实现这一目标，ExoMars的痕量气体轨道飞行器(TGO)与另一艘围绕红色星球运行的ESA航天器火星快车(MEX)进行了合作。这两艘飞船保持无线电连接，使得当其中一艘从火星背后经过时，无线电波能够穿透火星大气层的更深层。
大气折射率的变化——即无线电波的弯曲——会导致航天器接收到的无线电频率发生微小但可探测的变化。通过分析这种变化，科学家能够确定低层大气的密度以及电离层中的电子密度——电离层是大气的带电上层。这种技术被称为互无线电掩星。
该研究的主要作者、帝国理工学院物理系的博士生雅各布·帕罗特表示：“MEX和TGO上的系统最初并不是为了这种用途而设计的——我们使用的无线电天线是为地球表面的轨道飞行器和漫游者之间的通信而设计的。”我们必须在飞行中重新编程，以执行这项新科学。
“这项创新技术可能会改变未来任务的游戏规则，证明两个轨道航天器之间的相互无线电掩星是从现有设备中提取更多科学价值的经济方式。”
梦想团队
以往，无线电掩星是通过从火星轨道器到地球的大型地面站进行的无线电链路。来自轨道飞行器的无线电信号会被监控，因为航天器“设置”(被遮蔽)在火星后面，这意味着信号穿过了火星的大气层。
使用两个轨道飞行器进行这种测量已经成为研究地球大气层的一种常用方法:在全球导航卫星之间进行数千次这样的测量，提供的数据用于大气监测和天气预报。
然而，这种方法之前只在火星上使用过三次;作为硬件演示。这两艘欧洲航天局航天器的新应用标志着这项技术首次被常规应用于另一颗行星。
现在它的可行性已经得到验证，这项工作的科学家和工程师正在研究如何在未来的火星任务中扩大这项技术的应用。
研究报告的合著者科林·威尔逊博士是欧洲航天局ExoMars痕量气体轨道器和火星快车的项目科学家，他表示：“欧洲航天局现在已经证明了这项技术的可行性，这可能是未来火星科学的变革。目前有7个航天器环绕火星运行;随着航天器数量的增加，在未来几十年里，无线电掩星机会的数量也会迅速增加。因此，这项技术将成为研究火星越来越重要的工具。”
更多的测量，更多的见解
航天器对航天器的掩星可以进行更多的测量，并能够探测大气层的新区域。
由于在火星上进行传统的无线电掩星测量需要与地球上的地面站进行无线电连接，因此测量位置相对于地球的缓慢运动是固定的。这使得捕捉火星上的全球变化变得困难，因为研究人员经常观察相同的地点。此外，这种方法只能在日落和日出附近取样，因为地球离太阳很近，限制了我们对火星大气的观察。
此外，传统的无线电掩星受到“掩星季节”的影响，由于航天器的轨道，每年只有几个月的测量时间。例如，火星快车在2022年只能进行两个月的无线电掩星。
相互无线电掩星克服了这些问题，使研究人员首次能够在中午和午夜时分探索火星电离层的整个深度。
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Jacob Parrott等人的“火星快车- ExoMars微量气体轨道器相互无线电掩星的初步结果”已发表在《无线电科学》杂志上。
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希望本篇文章《创新技术揭示火星大气新领域》能对你有所帮助！
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