今年10月可以说是名副其实的“火星月”，10月1日，火星探测器“天问一号”发回了“自拍照”；6日，又将迎来火星运行至最接近地球的地点。13日，天空中的太阳、地球、火星排成一条直线，迎来“火星冲日”的重要天象。双节假期我们能观测到“超亮”火星吗？“天问一号”又是如何实现炫酷的“太空自拍”的？本期《关键问答》邀请中国科学院国家天文台研究员、“火星叔叔”郑永春带你一起探索。
答：火星与地球都在绕着太阳转，它们有时候在太阳的同一侧，有时候在太阳的两侧，所以它们之间的距离有时近有时远。地球和火星之间的平均距离为2.25亿公里，其中最近的时候距离为5500万公里，最远的时候距离为4亿公里。北京时间2020年10月6日22:19，火星到达最接近地球的位置，这是2035年之前的未来15年中，火星离地球最近的一次，距地球约为6200万公里。一周后的10月13日，天空中的太阳、地球、火星将排成一条直线。这种机会叫作“火星冲日”。
△2018—2035年，“火星冲日”前后，从地球上看到的火星大小（视直径，单位为弧分）。来源：皮特·劳伦斯（Pete Lawrence）
国庆假期是观测火星的最佳时机，因为它看起来比平常更大、更亮。
由于火星到地球的距离是变化的，在大多数情况下，地球到火星的距离很远，肉眼看上去，火星十分暗淡，通过望远镜观测时也很小。
但是，随着地球与火星之间距离逐渐缩小，火星会显著变亮，同时，在望远镜中看起来更大，可以轻松看到火星表面的细节。
△2016—2035年，“火星冲日”期间观测到的火星大小（视直径）对比。由图可以看出，2035年、2018年、2020年看到的火星最大最亮，是观测火星最佳的时机，同时，这几年也是发射火星探测器的最佳时机。
答：在航天时代以前，“火星冲日”是地球上研究火星的最佳时机，各国的天文学家都会抓住这一时机把望远镜对准火星。
答：“火星冲日”每2年零2个月（或更确切地说，每779.94天）出现一次，今年10月13日的“火星冲日”过后，下一次“火星冲日”要等26个月。
地球绕太阳一周需要365天，这是地球上的一年，也就是12个月。地球绕太阳的平均公转速度约为29.783千米/秒。
火星绕太阳一圈需要687天，这是火星上的一年，相当于1.89个地球年。火星绕太阳的平均公转速度约为24.13千米/秒。
这就像运动场上两位在各自跑道上绕着操场跑步的运动员，刚刚开始的时候肩并肩，都以逆时针绕着太阳跑，但第三条跑道上的地球跑得快，逐渐把第四条跑道上的火星甩在了后面。当地球跑了两圈多一点的时候，火星正好跑了一圈多一点，它们之间的相对位置回到了出发时肩并肩的状态。
答：火星到地球的距离十分遥远，相比地球到月球的距离要远得多，所以无线电信号从火星传到地球的时候，衰减更明显。由于信号更弱，所以就需要更大一点的天线来接收。
为保证“天问一号”探测火星过程中对来自4亿公里距离之遥的微弱数据信号接收畅通，中国科学院国家天文台在天津武清新建了包括一台70米口径天线和接收设备、800平方米生产楼和变电站的大型工程项目，大幅提高我国深空探测下行数据的接收能力，为完成我国首次火星探测工程任务以及后续的小行星、彗星等深空探测提供坚实基础。
除了数据接收，还需要上行指令给“天问一号”火星探测器，对航天器的深空测控通信提出了前所未有的考验。为此，西安卫星测控中心对新疆喀什和黑龙江佳木斯的两个深空站的软硬件设备进行了升级改造，为执行“天问一号”的测控通信任务提供了更加稳定、强大的保障。
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