年11月，我国“天问一号”与欧空局“火星快车”任务团队合作，开展了“祝融号”火星车与“火星快车”轨道器在轨中继通信试验，通信距离公里，通信时长10分钟，火星快车把相应信号传回了地球并转达给了中国，试验圆满成功。为什么天问一号不留在那里一边给祝融号通讯，一边搞研究，非要换个轨道呢？跟火星快车通信成功意味着什么呢？我是东城观星，跟大家一起了解一下天问一号的轨道。
一、天问一号为什么要切换轨道
鱼和熊掌不可兼得，必须综合考虑各种因素来设计探测器轨道。其实，天问一号的中继轨道，并不是最佳的通讯轨道，无法做到全天候通讯，也无法确保最快的传输速度，要想做到全天候通讯，最好进入火星同步轨道。但是，天问一号有自己的探测任务，一旦进入同步轨道，很多任务就无法完成了，因为同步轨道距离火星太远了。
1.中继通讯轨道
天问一号的中继通讯轨道，设计的时候，既要考虑满足中继通讯的需求，给祝融号提供必要的服务，又要能自己完成一些探测任务，同时还要考虑将来进入最终工作轨道时尽量节省燃料。中继通讯轨道最好是天回归轨道，每天同一个时间所在的位置一样，这样能最大程度确保通讯稳定，祝融号的通讯也更有规律。天问一号的轨道，刚好是一天3圈，充分考虑了通讯的稳定性。天问一号的中继通讯轨道是一个椭圆轨道，一圈有两个弧段可以跟祝融号进行通讯。
2.中继轨道和遥感轨道很接近，但意义大不相同
其实中继通讯轨道和遥感轨道差别非常小，都是椭圆轨道，近火点高度差不多，远火点相差也不大，轨道周期也非常接近，一个周期是8.2小时，另一个周期7.8小时。这么小的差距为什么非要切换呢？因为中继通讯轨道主要是为别人服务的，对自己任务考虑相对较少。而遥感轨道是完全为轨道器自己的任务特点设计的。遥感轨道，顾名思义，就是要对火星表面进行遥感探测，任务的目标是要仔细观察整个火星表面。原来的中继通讯轨道，是天回归轨道，每天同一时间都在同一个位置探测，这样的探测覆盖面会比较小，做不到全球探测。
换成遥感轨道，每20天一次回归，这样每天近距离探测的区域都不是一样的，再加上近火点漂移的规律，在一个火星年也就是两年以内的时间里，就可以实现对火星表面全覆盖的近距离探测，实现对火星全球地质环境的研究。需要简单解释一下近火点漂移，正常来说探测器每次回归，应该回到同一个位置。但是有了漂移现象的存在，回归点会有偏离，这种偏移是有规律的，从南到北，再从北到南，每天一个来回。漂移和回归结合起来，就可以在不到一火星年的时间里完成对火星全表面的近距离探测。
这个遥感轨道，还有一点特别神奇，一个椭圆轨道，有时候离火星远，有时候离火星近，当然希望近的时候多做一些研究了。但是如果轨道设计不合理，距离火星近的时候，下面是夜晚怎么办？那照相机就啥也看不清了，火星上夜晚是没人开灯的。天问一号的遥感轨道设计的时候，就考虑到了这个问题，要求每次到达近火点的时候，地面的太阳高度不低于10°，也就是永远都在白天路过最低点。怎么样？这个轨道设计不简单吧？虽然跟中继通讯轨道相差不多，但却无法相互替代。
二、祝融号的通讯会不会受影响？
有人会担心祝融号通讯会不会受影响？当然会受影响，而且影响还不小呢！无法保证每天都能提供稳定通讯了，通讯的时间也无法保证，稳定性也不如以前了。但是，也不会丢掉祝融号，基本通讯还是有的，只是效率下降了，祝融号无法像以前那样全力工作了，就算它全力工作，很多信息也无法及时传送回地球来了。两年后环绕器完成任务，不知道还会不会回到通讯服务轨道。
不管怎样，祝融号的工作效率会受到通讯的影响。如果它的寿命足够长，应该还能等到另外一颗通讯中继卫星为它服务，毕竟中国不会只搞一次火星探测。当然还有其他方案可以选择，比如欧空局和美国的中继卫星，印度探测器没有中继通讯功能，就不必考虑了。美国虽然没有松口，欧空局已经决定跟中国进行一些合作了，火星快车给祝融号提供几次通讯中继服务，既是试验，也是将来长期合作的基础。一旦达成共识，中国也有可能从欧空局购买中继通讯服务，让祝融号可以更好地发挥余热。