深空測(cè)控系統(tǒng):捕捉太空的聲音
目盡星河遠(yuǎn),連通天地間。
【資料圖】
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(yuǎn)未知的火星接力工作,日夜探索……
2012年6月,神舟九號(hào)成功返回地面,中國航天史上首次載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)順利完成;2020年5月,嫦娥五號(hào)懷揣取自月球的土壤成功返回;2022年7月,問天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙組合體在軌完成交會(huì)對(duì)接,中國空間站在軌建造進(jìn)入沖刺階段……
從手動(dòng)完成對(duì)接到自主快速交會(huì)對(duì)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(yè)不斷刷新紀(jì)錄、締造“航天強(qiáng)國夢(mèng)”的背后,離不開由中國電科測(cè)控通信系統(tǒng)提供的強(qiáng)大技術(shù)支撐。
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(yuǎn),不斷為中國航天事業(yè)書寫新輝煌。
深空測(cè)控“天羅地網(wǎng)”護(hù)“天問一號(hào)”平安
2021年5月,我國火星探測(cè)器“天問一號(hào)”成功著陸,時(shí)至今日,它仍在火星為我們探索著星際奧秘?!疤靻栆惶?hào)”距離地球最遠(yuǎn)時(shí)可超過4億公里,也是目前我國深空測(cè)控系統(tǒng)已達(dá)到的最遠(yuǎn)距離。在如此遙遠(yuǎn)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(cè)控天線系統(tǒng)。
從搭乘火箭上天到著陸火星,漫長(zhǎng)旅途中“天問一號(hào)”并不孤獨(dú)。
地球一直在自轉(zhuǎn),要想一直盯緊高速飛行的“天問一號(hào)”,需要在全球布下多個(gè)深空站。如果說把“天問一號(hào)”比作風(fēng)箏,那深空測(cè)控系統(tǒng)就是人手中牽動(dòng)的那根“風(fēng)箏線”,而測(cè)控人就被稱作“牧星人”。
為盡可能多覆蓋測(cè)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(tǒng),以及我國首個(gè)海外深空測(cè)控站阿根廷35米深空站?!比蟆罢緦ⅰ睂?shí)時(shí)“保駕護(hù)航”,無死角捕獲飛行器的位置和狀態(tài),測(cè)控覆蓋率高達(dá)90%以上。
2021年2月,深空測(cè)控站接收到“天問一號(hào)”火星探測(cè)器傳回地面的首幅圖像。圖像里,火星阿茜達(dá)利亞平原、克律塞平原、子午高原、斯基亞帕雷利坑,以及最長(zhǎng)的峽谷—水手谷等標(biāo)志性地貌清晰可見。
聲像傳輸只是“開胃菜”,各個(gè)深空測(cè)控站組成一張看不見的深空測(cè)控網(wǎng),確?!疤靻栆惶?hào)”的位置、速度和狀態(tài)正常,將一條條命令及時(shí)準(zhǔn)確地送達(dá)上億公里之外的探測(cè)器上,精準(zhǔn)執(zhí)行著巡器與環(huán)繞器分離、火星著陸等任務(wù)所需的遠(yuǎn)程控制;高性能接收探測(cè)器獲得的火星圖像、火星形態(tài)結(jié)構(gòu)等科學(xué)數(shù)據(jù),同時(shí)接收探測(cè)器發(fā)回地球的遙測(cè)信息,全程掌控任務(wù)設(shè)備狀態(tài),并為任務(wù)提供數(shù)據(jù)支持。
在這樣的“通力合作”下,上億公里之外的探測(cè)器才能準(zhǔn)確完成各項(xiàng)指令,深空測(cè)控系統(tǒng)為“天問一號(hào)”任務(wù)的圓滿完成提供了堅(jiān)實(shí)的測(cè)控保障。
佳木斯66米深空測(cè)控站
深空天線組陣系統(tǒng):傾聽4億公里外的“聲音”
我國邁向深空的腳步越走越遠(yuǎn),僅靠單個(gè)大口徑測(cè)控天線已經(jīng)不能滿足深空測(cè)控任務(wù)對(duì)測(cè)控和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/p>
星際空間廣袤無垠,從月球的38萬公里到火星的4億公里,信號(hào)衰減約100萬倍,能夠接收到的信號(hào)微乎其微??朔h(yuǎn)距離障礙,從嘈雜噪聲中提取極其微弱的有用信號(hào),建立與探測(cè)器的電波聯(lián)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(gè)地面天線聯(lián)合工作的方案,通過信號(hào)處理,使它們形成一個(gè)整體,從而形成具有更優(yōu)異性能的天線組陣系統(tǒng)?!敝袊娍剖紫瘜<夜⒒④娬f。
千錘百煉方能成鋼,風(fēng)雨過后是彩虹和勝利。經(jīng)過多年攻關(guān),中國電科制出4×35米天線組陣深空測(cè)控系統(tǒng)并投入使用,將這個(gè)艱巨的任務(wù)變成了現(xiàn)實(shí)。以單天線作用距離4億公里計(jì)算,合成后的系統(tǒng)作用距離超過8億公里,且性能不會(huì)下降,為未來我國走向更深遠(yuǎn)的太空提供了雄厚的測(cè)控技術(shù)儲(chǔ)備。
喀什35米天線組陣系統(tǒng)
從太空走向深空,中國探測(cè)高度不斷刷新
沿著距離軸丈量我國深空測(cè)控網(wǎng)的作用距離,月球探測(cè)38萬公里,圖塔蒂斯小行星光學(xué)成像700萬公里,火星探測(cè)4億公里,但深空探測(cè)不止于火星。載人登月、月球科研站、木星以及遠(yuǎn)天體的探測(cè)……我國測(cè)控通信技術(shù)走向更遠(yuǎn)的深空,也走向了全面發(fā)展的新階段,促使著中國人邁向“星辰大?!钡哪_步不斷延伸。
從第一代測(cè)控體制到如今的第三代“綜合化測(cè)控體制”,從軟件到硬件,從基礎(chǔ)元器件到整機(jī)、系統(tǒng)的100%國產(chǎn)化自主可控,從“人工操作”到“自動(dòng)運(yùn)行”。讓“玉兔”在月球背面通過“鵲橋”與地面測(cè)控站互致問候,讓“天問一號(hào)”探測(cè)器環(huán)繞火星,讓“祝融號(hào)”在火星表面款款而行。
在每一次的航天發(fā)射任務(wù)中,中國電科積極發(fā)揮測(cè)控通信系統(tǒng)主體研制單位作用,在陸、海、天全方位系統(tǒng)布局地面雷達(dá)、地面測(cè)控站、海上測(cè)量船及中繼衛(wèi)星系統(tǒng),用無形電波張開了一張100%全覆蓋的測(cè)控通信“天羅地網(wǎng)”。
寶劍鋒從磨礪出,梅花香自苦寒來,成功來自于一代又一代“牧星人”幾十年的刻苦攻關(guān)。執(zhí)行航天任務(wù)時(shí),技術(shù)專家們分赴海內(nèi)外,在測(cè)控站外場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間駐守,對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、升級(jí),不分晝夜,經(jīng)受戈壁、海浪、異國等種種考驗(yàn)。測(cè)控人勇?lián)姑?,將為國奉獻(xiàn)的無私精神內(nèi)化于心,交出了一份沉甸甸的“成績(jī)單”。
我國首個(gè)海外深空測(cè)控站阿根廷35米深空測(cè)控站
中國深度,央企構(gòu)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(shù)領(lǐng)域持續(xù)深耕,繼續(xù)深入探討著如何對(duì)深空大天線與光通信鏈路進(jìn)行融合設(shè)計(jì)、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(yuǎn)深空的信號(hào)……
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(qiáng)國邁進(jìn),書寫著中國航天的華麗新篇章。
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