承研深空测控系统 实现1．9亿公里测控 在川央企太空中牵引“风筝线”

　　四川日报全媒体记者 徐莉莎

　　近火制动只有一次机会，是火星探测任务的关键节点之一。制动的时机、时长、力度需要精准操控。

　　如何在茫茫太空获取“天问一号”的状态，并操控它执行这一系列复杂、精准的动作？这一切都离不开深空测控设备的支持。没有深空测控系统，航天器就如同断线的风筝。

　　这次为“天问一号”保驾护航的深空测控系统中，大国重器――佳木斯66米深空测控站（下称“佳木斯站”）是绝对的主力。它由在川央企中电天奥有限公司（中国电科第十研究所）承建，是航天测控领域迄今为止亚洲口径最大、接收灵敏度最高、连续波发射功率最强和作用距离最远的天线。

　　任务难

　　只有“刹车”时机和时长分秒不差，才能形成理想的捕获轨道

　　深空测控，是指对月球及月球以远的天体和空间进行的探测。大家把航天任务中的测控喻为“放风筝”，把测控台前的操作人员喻为“牧星人”。

　　从2012年10月建成投用至今，该测控站已完成了我国探月工程二期、三期的测控任务，“天问一号”从发射至今也一直有它守护。但在中电天奥（中国电科第十研究所）首次火星探测任务66米深空测控设备总设计师杜丹看来，这次任务意义非同寻常。

　　其一是因为远。杜丹说，火星距离地球最远达4亿公里以上。距离越远，意味着探测器和地面的往来信号越微弱。要解决通信问题，最直接的一个解决办法就是增加天线口径，来提高系统接收灵敏度。

　　按照设计要求，佳木斯站的天线直径达到66米，深空探测作用距离达4亿公里，这一强大的“千里眼”可以直击火星。凭借其极高的灵敏度，信号捕获后建立起通信链路，就相当于修了一条从火星到地球的路；利用“大天线”和数据处理终端拓宽“道路”，提高传输速率。

　　全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩介绍，探测器实施制动减速时，要先调整飞行姿态，将发动机喷管朝向前方，等时机恰当时点火开机，以此降低探测器的速度。整个制动过程的控制必须十分精准。“只有‘刹车’时机和时长都分秒不差，才能形成理想的捕获轨道。”

　　其二是时延。由于“天问一号”此时距离地球约1.92亿公里，与地面之间数据通信的单向时间延迟达到10.7分钟左右。地面无法对制动过程进行实时监控，只能提前向探测器注入指令，就像为它上了闹钟，探测器到点按照时序自主执行相关操作。要实现自主操作，比如提前设计好制动时需要把速度降低多少。但这些都要靠深空测控设备对飞行器位置、速度、姿态的精准测量。一旦出现偏差，将影响整个近火制动。

　　时间久

　　那些在太空“放风筝”的人等待了九年

　　2004年，我国探月工程得到国务院正式批准立项，中国走上探索外层空间的道路，也开启了深空测控网的研究和建设。从那时起，作为我国测控设备的重要研发单位，中电天奥（中国电科第十研究所）就开始参与到深空测控网的建设。

　　2008年，66米大口径的深空测控系统佳木斯站立项。在历经3年多的方案设计、方案论证、研制生产、系统联试、入网验证后，2012年10月，佳木斯站正式建成投用。

　　“一开始，佳木斯站就是奔着火星探测去的。”杜丹回忆。2011年11月，我国火星探测计划的首个探测器“萤火一号”搭载在俄罗斯“福布斯-土壤”探测器内部，由俄罗斯“天顶号”运载火箭在哈萨克斯坦拜科努尔发射场点火发射。

　　当时，佳木斯站的建设正在进行。在零下30摄氏度极寒条件下，现场施工极其困难。但是一想到来年春天佳木斯站建成，能为“萤火一号”提供测控服务，团队就在现场想尽办法，克服种种困难。

　　几天后，“福布斯－土壤”探测器未能按计划变轨，两个多月后坠毁。“正要大展身手时，却扑了个空。”杜丹还能记起当年的失落。

　　这一等，就是9年。9年里，佳木斯站在探月工程中频繁亮相，测控设备和团队得到磨练。

　　2020年6月，针对我国首次火星探测任务，中电天奥（中国电科第十研究所）对佳木斯深空测控站进行了一次适应性改造。同年7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器在文昌航天发射场升空。据了解，“天问一号”预计今年5月中旬择机实施降轨，并软着陆火星表面，对火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等进行科学探测。佳木斯站将继续为其保驾护航。