天問一號已成功發射，如登陸火星，它將如何與地球保持通訊？

天問一號已在7月23日升空，過大約半年左右，它將會進入火星軌道，如探測器登陸火星，則已算是中國探測火星的重要突破，那麼，探測器登陸火星後，又該如何與地球保持通訊呢？

火星距離地球很遠，最近可以達到0.37個天文單位（一個天文單位是1億5000萬千米），最遠可以到2.5個天文單位。

通訊設備傳送訊息的速度是光速，用火星與地球的距離除以光速後，可以算出，地球與火星傳送訊號的雙程來回時間，最短要370秒，最長要2500秒左右。

同時，地球時刻都在自轉，這就導致火星在某些時間段內無法出現在地球的視野中。而想要保持通訊，地球必須要時刻「監視著」火星，即要能看得到火星，因為通訊訊息都是以直線傳播的。

因此，與火星通訊需要做兩項準備。

向地球發射訊號的通訊衛星

登陸火星的探測器，如果能直接向地球發射訊號是最好的，但很多時候，太空任務並不會那麼順利。

以嫦娥4號為例，嫦娥4號登陸於月球的背面，而因受潮汐鎖定的影響，嫦娥四號永遠不可能直接將信號傳遞給地球，因而需要通訊衛星與地球保持聯絡。嫦娥四號先將訊息傳遞給通訊衛星，再由通訊衛星傳回地球。

火星也是一樣，通過通訊衛星傳遞訊號會更方便。而由通訊衛星傳遞訊號的前提是，通訊衛星最好是繞著火星的南北極軌道運行。這是由於火星也存在自轉，繞著南北極的通訊衛星，火星地表任何一點都能看得到，是最好的安排。

不過，所有從地球發射出去的宇宙飛船，都應與各個行星一樣，在行星的太陽軌道平面上運行。而通訊衛星最後要圍繞火星南北極運行，就相當於人為將其運行平面翻轉個90度，這就需要耗費更多的燃料。

地球接收信號的阻礙

由於地球也在自轉，所以地球上必須在每120經度就要布置一個通訊站，以保證每天24小時都可以連續不斷地和太空某個固定位置的通訊無礙。

一般而言，一個國家如果想要做到24小時與宇宙中一個固定方位通訊不斷，則需要在每120經度地段建立一個深太空通訊站，這就勢必要借用其他國家的屬地來建造，是一件相對困難的事。

美國是最早啟動深太空通訊站計劃的國家，如今已有三個深太空通訊站，分別位於加州、坎培拉、西班牙馬德裡。這些通訊站通訊天線的直徑可以達到70多米，而三個地點的經度相差大約為120度。

圖說：2013年，李博士參觀加州戈爾德斯通的深空聯絡設施

圖說：1998年，李博士參觀坎培拉深空聯絡設施

而從中國看，目前尚未有三個在地表固定的深太空通訊站設置。這次火星訊號的接收，還需要另想辦法。比如將遠望號通訊船隻派出至太平洋和大西洋，作為訊號接收點。當然，中國國境幅原廣大，東西橫跨經度60餘度，境內也可以設置數個訊號接收點。還有，在適當時段，使用中國在地球兩極軌道上運行的通訊衛星，也可能在實際操作考慮範圍之內。

圖說：中國遠望號航天遠洋測量船

如果中國想要常常探測火星，就必須要在世界上布置深太空通訊網絡，不過目前我並不太清楚中國是否有這個計劃。

並且，如何解決這次的深太空通訊問題，答案也沒有完全清晰，如果中國在南非有布置深太空通訊站，再配上太平洋和大西洋上的遠望號通訊船隻，任務應當可以順利完成。但這只是我的臆測而已。