近期，在国家航天局支持下，中外科学家利用我国“天问一号”环绕器、欧空局“火星快车”轨道器在火星日凌期间测控通信信号，获得重要研究成果。2022年12月，该成果发表在天文学领域国际专业期刊《The Astrophysical Journal Letters》，通讯作者为中科院上海天文台的马茂莉和澳大利亚塔斯马尼亚大学的Guifré Molera Calvés。
图1 日凌期间，地球、火星与太阳之间的位置关系
火星日凌是指地球、火星运行至太阳两侧且三者近乎处于一条直线的自然现象（如图1所示）。火星日凌期间，探测器向地球测控站发射的无线电信号经过临近太阳空间（以下简称临日空间），受太阳电磁辐射干扰，导致其信号强度和频率发生变化。科学家通过对这些影响的研究，可以反演研究太阳的活动情况。2021年9月下旬到10月中旬的火星日凌期间，“天问一号”环绕器和欧空局“火星快车”轨道器任务团队控制两个探测器定期向地球发射无线电信号，多国科学家利用国内外十多个射电望远镜，对两个探测器的信号受太阳影响情况进行了观测，获取大量数据。
图2 火星日凌期间，多个VLBI测站对“天问一号”和“火星快车”进行观测
2021年10月9日，当火星投影点（火星在太阳附近的投影，见图2所示）距离日心2.6 Rs（太阳半径）时，研究人员发现，6个观测站接收到“天问一号”环绕器与“火星快车”轨道器的无线电信号频率出现了最强±20Hz、时间长达10分钟的扰动。
通过对扰动信号分析，研究人员发现，在无线电信号传播过程中穿越临日空间时，该区域的电子总含量发生了上千个TECU（总电子数单位，1TECU=1016个电子/平方米）的变化。经过与大角度分光日冕仪(LASCO)在同一时期获取的光学遥感观测数据对比后发现，此次的电子总含量变化是由于日冕物质抛射(CME)现象引起的。CME现象作为太阳上最剧烈的爆发现象之一，可快速抛射大量携带有磁场的等离子体，这些等离子体对信号的折射与散射效应会导致信号频率产生扰动。
由于相同的频率扰动信号抵达不同位置测站的时间不同，通过频率扰动信号与各测站之间的传播距离与传播时间，可计算得到CME的等离子体抛射速度，因此多站联测可以用来研究临日空间太阳活动的空间传播情况。
(a)“天问一号”频率扰动变化
（b）火星快车频率扰动变化
图3 2021年10月9日，火星投影点距离日心2.6 Rs时，日冕物质抛射引起的“天问一号”(a)和“火星快车”(b)的频率和载噪比扰动变化。Hh：南非哈特比斯特胡克测站；Ys：西班牙耶韦斯站；Mc:意大利梅迪奇纳站；Sv、Zc和Bd：俄罗斯的斯韦特拉耶测站、泽连楚克斯卡雅测站和班达拉测站；Yg: 澳大利亚亚拉测站。CME在07:09到达火星投影点，CME前沿在07:20到达火星投影点，07:32离去，11:00之后恢复背景太阳风状态。07:20~07:32之间，频率扰动达到±20Hz。时间为世界协调时(UTC)。
