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【我们这十年@坐标祖国】深空测控系统:捕捉太空的声音

在中国东北、西部边陲的(de)土地上,在南美巴塔哥尼亚高原上,一面面巨大的(de)深空天线正向着浩瀚无垠的(de)宇宙、向着遥远未知的(de)火星接力工作,日夜探索……

2012年6月,神舟九号成功返回地面,中国航天史上首次载人(ren)交会对(dui)接任务顺利完成;2020年5月,嫦娥五号怀揣取自月球的(de)土壤成功返回;2022年7月,问天实验舱与天和核心舱组合体在轨完成交会对(dui)接,中国空间站在轨建(jian)造进入冲刺阶段……

从手动完成对(dui)接到自主快速交会对(dui)接,从载人(ren)飞行到空间站飞行,从“嫦娥”奔月到火星探秘,中国航天事业不断刷新纪录、缔造“航天强国梦”的(de)背后,离不开由中国电科测控通信系统提供的(de)强大技术支撑。

遥望星河,心系苍穹。正是(shi)这些太空“守望者”,让中国人(ren)探索太空的(de)脚步迈得更大、更远,不断为中国航天事业书写新辉煌。

深空测控“天罗地网”护“天问一号”平安

2021年5月,我(wo)国火星探测器“天问一号”成功着陆,时至今日,它(ta)仍在火星为我(wo)们(men)探索着星际奥秘。“天问一号”距离地球最远时可超过4亿公里,也是(shi)目前我(wo)国深空测控系统已达到的(de)最远距离。在如此遥远的(de)深空还能与地球上的(de)我(wo)们(men)传递信息,靠的(de)就是(shi)散布在广袤大地上的(de)深空测控天线系统。

从搭乘火箭上天到着陆火星,漫长旅途中“天问一号”并不孤独。

地球一直在自转,要想一直盯紧高速飞行的(de)“天问一号”,需要在全球布下多个深空站。如果说把“天问一号”比作风筝,那深空测控系统就是(shi)人(ren)手中牵动的(de)那根“风筝线”,而测控人(ren)就被称作“牧星人(ren)”。

为尽可能多覆盖测控范围,中国电科首席专家柴霖介绍说:“我(wo)们(men)利用国土东西纵深,建(jian)立了全亚洲最大的(de)佳木斯66米深空站,喀什35米天线组阵系统,以及我(wo)国首个海外深空测控站阿根廷35米深空站。”三大“站将”实时“保驾护航”,无死角捕获飞行器的(de)位置和状态,测控覆盖率高达90%以上。

2021年2月,深空测控站接收到“天问一号”火星探测器传回地面的(de)首幅图像。图像里,火星阿茜达利亚平原、克律塞平原、子午高原、斯基亚帕雷利坑,以及最长的(de)峡谷—水手谷等标志性地貌清晰可见。

声像传输只是(shi)“开胃菜”,各个深空测控站组成一张看不见的(de)深空测控网,确保“天问一号”的(de)位置、速度和状态正常,将一条条命令及时准确地送达上亿公里之外的(de)探测器上,精准执行着巡器与环绕器分离、火星着陆等任务所需的(de)远程控制;高性能接收探测器获得的(de)火星图像、火星形态结构等科学数据,同时接收探测器发回地球的(de)遥测信息,全程掌控任务设(she)备状态,并为任务提供数据支持。

在这样的(de)“通力合作”下,上亿公里之外的(de)探测器才能准确完成各项指令,深空测控系统为“天问一号”任务的(de)圆满完成提供了坚实的(de)测控保障。

深空天线组阵系统:倾听4亿公里外的(de)“声音”

我(wo)国迈向深空的(de)脚步越走越远,仅靠单个大口径测控天线已经不能满足深空测控任务对(dui)测控和数据传输的(de)需求。

星际空间广袤无垠,从月球的(de)38万公里到火星的(de)4亿公里,信号衰减约100万倍,能够接收到的(de)信号微乎其微。克服远距离障碍,从嘈杂噪声中提取极其微弱的(de)有用信号,建(jian)立与探测器的(de)电波联系,是(shi)科研工作者必须攻克的(de)难题。

“通过缜密论证,我(wo)们(men)决定采用多个地面天线联合工作的(de)方案,通过信号处理,使它(ta)们(men)形成一个整体,从而形成具有更优异性能的(de)天线组阵系统。”中国电科首席专家耿虎军说。

千锤百炼方能成钢,风雨过后是(shi)彩虹和胜利。经过多年攻关,中国电科制出4×35米天线组阵深空测控系统并投入使用,将这个艰巨的(de)任务变成了现实。以单天线作用距离4亿公里计算,合成后的(de)系统作用距离超过8亿公里,且性能不会下降,为未来我(wo)国走向更深远的(de)太空提供了雄厚的(de)测控技术储备。

从太空走向深空,中国探测高度不断刷新

沿着距离轴丈量我(wo)国深空测控网的(de)作用距离,月球探测38万公里,图塔蒂斯小行星光学成像700万公里,火星探测4亿公里,但深空探测不止于火星。载人(ren)登月、月球科研站、木星以及远天体的(de)探测……我(wo)国测控通信技术走向更远的(de)深空,也走向了全面发展的(de)新阶段,促使着中国人(ren)迈向“星辰大海”的(de)脚步不断延伸。

从第一代测控体制到如今的(de)第三代“综合化测控体制”,从软件到硬件,从基础元器件到整机、系统的(de)100%国产化自主可控,从“人(ren)工操作”到“自动运行”。让“玉兔”在月球背面通过“鹊桥”与地面测控站互致问候,让“天问一号”探测器环绕火星,让“祝融号”在火星表面款款而行。

在每一次的(de)航天发射任务中,中国电科积极发挥测控通信系统主体研制单位作用,在陆、海、天全方位系统布局地面雷达、地面测控站、海上测量船及中继卫星系统,用无形电波张开了一张100%全覆盖的(de)测控通信“天罗地网”。

宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来,成功来自于一代又一代“牧星人(ren)”几十年的(de)刻苦攻关。执行航天任务时,技术专家们(men)分赴海内外,在测控站外场长时间(shijian)驻守,对(dui)设(she)备进行维护、升级,不分昼夜,经受戈壁、海浪、异国等种种考验。测控人(ren)勇担使命,将为国奉献的(de)无私精神内化于心,交出了一份沉甸甸的(de)“成绩单”。

中国深度,央企构造。面向未来,中国电科在地月光通信、上行天线组阵、下行天线组阵等尖端技术领域持续深耕,继续深入探讨着如何对(dui)深空大天线与光通信链路进行融合设(she)计、如何更加高效地汇聚大口径的(de)天线资源,共同接收来自遥远深空的(de)信号……

星空浩渺无垠,探索永无止境。中国电科见证了我(wo)国从航天大国不断向航天强国迈进,书写着中国航天的(de)华丽新篇章。 【编辑:苏亦瑜】

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