【题目编号】MC1-0911
【题目】开展 EME 通信试验的最佳时机是:
【答案】A
[A]月亮处于近地点
[B]满月
[C]通信两端天气都好
[D]太阳黑子数高
考点速览
月面反射(EME)通信把月球当成一面被动的反射镜用。这题问什么时候做试验最有利,四个选项分别指向月亮的轨道位置、月相、两端天气和太阳活动。判据只有一条:哪一项能改变电波往返的实际路径损耗。
月球轨道是椭圆,地月距离一直在变
月球绕地球的轨道是椭圆,地月距离在近地点约三十五万六千公里与远地点约四十万七千公里之间变化,两头相差约百分之十四。月面反射是雷达式的双程链路:上行一段自由空间损耗,月面散射,再下行一段。两段损耗都与距离的平方成正比,合起来与距离的四次方成反比,用分贝写就是四十倍的距离对数,也就是距离每翻一倍损耗增加十二分贝。把近地点与远地点的距离比代进去,两者相差大约两分贝出头。换算到接收端,就是回波电平差两分贝左右——在信噪比本来只有几分贝余量的月面反射里,这已经是能决定联络成败的量级。
顺带说一句,月亮不是一面光滑的镜子。月面起伏远大于波长,回波来自大范围内的散射,还叠加了天平动(libration)造成的频谱展宽与周期性衰落,所以月面反射很少用普通话务模式,多靠窄带数字模式把信号从噪声里一点点积出来。
为什么近地点最有利
近地点时地月距离最短,路径损耗最小,回波电平最高。对需要长时间积累的弱信号模式来说,回波更强意味着更容易在噪声背景上建立起足以解调的信噪比,联络窗口也更宽。把试验安排在近地点前后,是所有月面反射操作者的常规做法。
还有一层理由与工作方式有关。即便在近地点,回波也不是一条平稳的谱线:月球在绕地运行的同时还有天平动,也就是月面相对地球轻微摆动,回波因此产生多普勒频移(Doppler shift)扩散,频谱被展宽成几十赫兹宽的一条带,并伴随周期性的深衰落。实际通联常用窄带数字模式,把接收带宽压到几十赫兹,让噪声按带宽比例下降,再用长时间积分把信号一点点从噪声里积出来。带宽越窄,同样的噪声指数下可用的信噪比越好,这也是月面反射极少用普通话音模式的原因。回波电平高出一两分贝,落到窄带积分里就是可通联时间与成功率的差别。
逐项辨析
选项 A 正确:月亮处于近地点时地月距离最近,双程路径损耗最小,回波最强,正是开展月面反射试验的最佳时机。
选项 B 错误:满月只说明月面被太阳照亮的比例大,与电波反射能力没有关系。月面对甚高频、特高频电波的反射取决于表面粗糙度与介质特性,这些不随月相改变,满月并不会让回波更强。
选项 C 错误:两端天气好听着顺耳,却不是决定因素。月面反射的路径绝大部分在自由空间,甚高频与特高频段受云、雾、降水的影响本来就小,真正压住接收的是本地人为噪声与天空噪声,而不是天上有没有云。
选项 D 错误:太阳黑子数高说明太阳活动强,它影响的是靠电离层反射的短波传播。月面反射不经过电离层,两者不相干;太阳活动增强时太阳射电噪声也更强,反倒可能抬高接收系统的噪声温度,对月面反射不利。
易混淆点:月相、月龄与地月距离
月亮看上去又大又圆,那是视觉印象,与电波反射强弱无关;真正有用的是地月距离这个几何量。另一个容易混的,是把月面反射和其他弱信号传播方式放在一起想,比如流星余迹散射、电离层散射、对流层散射——那些机制都依赖地球大气,而月面反射的反射体在大气层之外,不受天气与电离层状态支配。判断题目时先问一句:这个条件会不会改变地月之间的路径损耗。
应试要点
口诀就一句:看距离,不看月相。近地点等于最短路径、最小损耗、最强回波;满月、天气、太阳黑子数都不是月面反射的决定条件。