重复利用的技术被用来探测火星大气新区域

英国帝国理工学院的研究团队利用改装后的设备，成功测量了以前无法探测的火星大气层部分。这些区域可能会阻挡无线电信号，如果不适当考虑，将对未来的火星定居任务至关重要。

首批83次测量的结果由帝国理工学院研究人员和欧洲航天局同事共同分析，并于今日发表在《射电科学》期刊上。

为了实现这一目标，欧洲空间局的“痕迹气体轨道器”（TGO）与绕行红色星球的另一艘航天器——火星快车（MEX）合作。这两艘飞船保持着一种无线电联系，因此当一艘飞船在行驶过程中经过行星背面时，无线电波将贯穿火星大气的更深层。

大气折射率的变化—即它是如何弯曲无线电波—会引起航天器接收到的无线电频率发生微小但可检测的变化。通过分析这种变化，科学家可以确定大气层的密度和电离层中的电子密度—电离层是大气的带电上层。这项技术被称为相互无线电食隐。

该研究的第一作者雅各布·帕罗特是帝国理工学院物理系的博士生，他表示：“火星快车和痕迹气体轨道器上的系统最初并不是设计用来进行这项工作的——我们使用的无线电天线是为了行星表面上轨道器和探测器之间的通信而制造的。我们必须在飞行过程中重新对其进行编程，以执行这项新的科学工作。

“这种创新技术很可能会成为未来任务的一个颠覆性因素，证明了两个轨道飞行器之间的相互无线电食隐是从现有设备中提取更多科学价值的经济方式。”

传统的射电食隐测量只能在地球上的大型地面站与火星轨道器之间进行，而利用两个轨道飞行器进行这种测量已经成为调查地球大气的常见方法：成千上万次的这种测量发生在全球导航卫星之间，它们提供的数据被用于大气监测和天气预测。

然而，这种方法在火星上只被使用了三次；美国国家航空航天局在2007年进行了一次硬件演示。而欧洲空间局的这两艘航天器的新用途标志着这项技术首次被常规应用于另一颗行星。

现在，该技术的可行性已经得到证明，该研究的科学家和工程师正在研究如何将这项技术在未来的火星任务中扩展应用。

该技术允许进行更多的测量，同时也允许探测大气的新区域。

因为在火星上进行传统的射电食隐测量涉及到与地球上的地面站的无线电联系，所以测量位置相对于地球的缓慢运动是固定的。这使得很难捕捉到火星上的全球变化，因为研究人员通常只看到相同的地点。

另外，由于地球靠近太阳，这种方法只能在日出和日落附近进行采样，限制了我们对火星大气的观察。

此外，传统的射电食隐因“食隐季节”而受到影响，由于飞船的轨道限制，每年只有几个月内才能进行测量。例如，火星快车在2022年只能进行两个月的射电食隐。

相互无线电食隐克服了这些问题，首次使研究人员得以在正午和午夜左右探索整个火星电离层的深度。