火星探测器那么远，我们怎么跟它通讯？

為了解决这个问题，科学家和航天工程师们想出了一系列方案，实现高精度、全天候的地球和火星之间的通讯。

大尺寸的深空通讯天线

人类发射深空探测器的难度极大，例如“天问一号”重量在5 吨左右，但它需要重达870 吨的长征五号发射火箭。它又包括环绕器、着陆器和巡视器三大部分，携带了13 项科研仪器。环绕器是其中核心，携带了能量系统、推进系统、姿控系统、支撑结构和通讯系统等重要组成，其中就包括通讯天线。

然而，由于火箭整流罩内尺寸、探测器自身结构稳定性、能量供应能力（所有分系统都需要耗电）等限制，天线注定无法做到很大。为保证“天问一号”的天线能正常工作，就必须要求地面端补偿：一方面能尽可能发射大功率信号，抵达为了解决这个问题，科学家和航天工程师们想出了一系列方案，实现高精度、全天候的地球和火星之间的通讯。“天问一号”时能被天线捕获；另一方面也能接收到“天问一号”发射回地球的极其微弱的信号。

能同时实现这些要求，就必须依靠巨大尺寸的天线，它是深空通讯的核心，尺寸/ 直径越大往往意味着更大的信号发射强度和接收灵敏度。对于“天问一号”而言，需要数个35 ～ 70 米直径的天线为之服务。

例如，中国科学院国家天文台在天津武清站新建的70 米高性能接收天线（GRAS-4），是亚洲最大的单口径全可动天线，主要用来接收“天问一号”各种科学载荷数据。它的面积接近10 个篮球场大小，总重超过2700 吨！

全球无死角覆盖深空通讯网络

由于地球是球形且在不断旋转，每个地面天线能够覆盖的天域总是有限的，所以需要在全球范围内部署深空站才能保持全天时的与深空探测器通讯。理想情况下，三个间隔120 度、均匀分布的深空站即可实现，例如NASA 深空通讯网在金石（美国）、堪培拉（澳大利亚）和马德里（西班牙）部署。

中国的方案是佳木斯（国土最东部）、喀什（国土最西部）和萨帕拉（阿根廷西部）部署深空站，足以实现超过92% 天域覆盖的有效通讯，其他站点也可以参与测控通讯和有效载荷科研数据接收等。此外，中国的深空通讯网也积极参与国际联网，利用庞大网络的甚长基线测量等方案高精度跟踪天问一号位置。中国目前是仅次于美国和欧洲的第三个拥有全球布站深空通讯网的国家。