深空測控系統:捕捉太空的聲音

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來源: 人民日報 作者: 編輯:李松達 2022-10-01 18:15:47

內容提要:在中國東北、西部邊陲的土地上,在南美巴塔哥尼亞高原上,一面面巨大的深空天線正向著浩瀚無垠的宇宙、向著遙遠未知的火星接力工作,日夜探索......

目盡星河遠,連通天地間。

在中國東北、西部邊陲的土地上,在南美巴塔哥尼亞高原上,一面面巨大的深空天線正向著浩瀚無垠的宇宙、向著遙遠未知的火星接力工作,日夜探索......

2012年6月,神舟九號成功返回地面,中國航天史上首次載人交會對接任務順利完成;2020年5月,嫦娥五號懷揣取自月球的土壤成功返回;2022年7月,問天實驗艙與天和核心艙組合體在軌完成交會對接,中國空間站在軌建造進入衝刺階段......

從手動完成對接到自主快速交會對接,從載人飛行到空間站飛行,從“嫦娥”奔月到火星探秘,中國航天事業不斷刷新紀錄、締造“航天強國夢”的背後,離不開由中國電科測控通信系統提供的強大技術支橕。

遙望星河,心系蒼穹。正是這些太空“守望者”,讓中國人探索太空的腳步邁得更大、更遠,不斷為中國航天事業書寫新輝煌。

深空測控“天羅地網”護“天問一號”平安

2021年5月,我國火星探測器“天問一號”成功著陸,時至今日,它仍在火星為我們探索著星際奧秘。“天問一號”距離地球最遠時可超過4億公裡,也是目前我國深空測控系統已達到的最遠距離。在如此遙遠的深空還能與地球上的我們傳遞信息,靠的就是散布在廣袤大地上的深空測控天線系統。

從搭乘火箭上天到著陸火星,漫長旅途中“天問一號”並不孤獨。

地球一直在自轉,要想一直盯緊高速飛行的“天問一號”,需要在全球布下多個深空站。如果說把“天問一號”比作風箏,那深空測控系統就是人手中牽動的那根“風箏線”,而測控人就被稱作“牧星人”。

為盡可能多覆蓋測控范圍,中國電科首席專家柴霖介紹說:“我們利用國土東西縱深,建立了全亞洲最大的佳木斯66米深空站,喀什35米天線組陣系統,以及我國首個海外深空測控站阿根廷35米深空站。”三大“站將”實時“保駕護航”,無死角捕獲飛行器的位置和狀態,測控覆蓋率高達90%以上。

2021年2月,深空測控站接收到“天問一號”火星探測器傳回地面的首幅圖像。圖像裡,火星阿茜達利亞平原、克律塞平原、子午高原、斯基亞帕雷利坑,以及最長的峽谷?水手谷等標志性地貌清晰可見。

聲像傳輸只是“開胃菜”,各個深空測控站組成一張看不見的深空測控網,確保“天問一號”的位置、速度和狀態正常,將一條條命令及時准確地送達上億公裡之外的探測器上,精准執行著巡器與環繞器分離、火星著陸等任務所需的遠程控制;高性能接收探測器獲得的火星圖像、火星形態結構等科學數據,同時接收探測器發回地球的遙測信息,全程掌控任務設備狀態,並為任務提供數據支持。

在這樣的“通力合作”下,上億公裡之外的探測器纔能准確完成各項指令,深空測控系統為“天問一號”任務的圓滿完成提供了堅實的測控保障。

深空天線組陣系統:傾聽4億公裡外的“聲音”

我國邁向深空的腳步越走越遠,僅靠單個大口徑測控天線已經不能滿足深空測控任務對測控和數據傳輸的需求。

星際空間廣袤無垠,從月球的38萬公裡到火星的4億公裡,信號衰減約100萬倍,能夠接收到的信號微乎其微。克服遠距離障礙,從嘈雜噪聲中提取極其微弱的有用信號,建立與探測器的電波聯系,是科研工作者必須攻克的難題。

“通過縝密論證,我們決定采用多個地面天線聯合工作的方案,通過信號處理,使它們形成一個整體,從而形成具有更優異性能的天線組陣系統。”中國電科首席專家耿虎軍說。

千錘百煉方能成鋼,風雨過後是彩虹和勝利。經過多年攻關,中國電科制出4×35米天線組陣深空測控系統並投入使用,將這個艱巨的任務變成了現實。以單天線作用距離4億公裡計算,合成後的系統作用距離超過8億公裡,且性能不會下降,為未來我國走向更深遠的太空提供了雄厚的測控技術儲備。

從太空走向深空,中國探測高度不斷刷新

沿著距離軸丈量我國深空測控網的作用距離,月球探測38萬公裡,圖塔蒂斯小行星光學成像700萬公裡,火星探測4億公裡,但深空探測不止於火星。載人登月、月球科研站、木星以及遠天體的探測......我國測控通信技術走向更遠的深空,也走向了全面發展的新階段,促使著中國人邁向“星辰大海”的腳步不斷延伸。

從第一代測控體制到如今的第三代“綜合化測控體制”,從軟件到硬件,從基礎元器件到整機、系統的100%國產化自主可控,從“人工操作”到“自動運行”。讓“玉兔”在月球背面通過“鵲橋”與地面測控站互致問候,讓“天問一號”探測器環繞火星,讓“祝融號”在火星表面款款而行。

在每一次的航天發射任務中,中國電科積極發揮測控通信系統主體研制單位作用,在陸、海、天全方位系統布局地面雷達、地面測控站、海上測量船及中繼衛星系統,用無形電波張開了一張100%全覆蓋的測控通信“天羅地網”。

寶劍鋒從磨礪出,梅花香自苦寒來,成功來自於一代又一代“牧星人”幾十年的刻苦攻關。執行航天任務時,技術專家們分赴海內外,在測控站外場長時間駐守,對設備進行維護、昇級,不分晝夜,經受戈壁、海浪、異國等種種考驗。測控人勇擔使命,將為國奉獻的無私精神內化於心,交出了一份沈甸甸的“成績單”。

中國深度,央企構造。面向未來,中國電科在地月光通信、上行天線組陣、下行天線組陣等尖端技術領域持續深耕,繼續深入探討著如何對深空大天線與光通信鏈路進行融合設計、如何更加高效地匯聚大口徑的天線資源,共同接收來自遙遠深空的信號......

星空浩渺無垠,探索永無止境。中國電科見證了我國從航天大國不斷向航天強國邁進,書寫著中國航天的華麗新篇章。

   原標題:深空測控系統:捕捉太空的聲音

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