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月亮的眼睛(探索月球,我们的“眼睛”是什么?)

月亮的眼睛
11月24日4时30分在中国文昌航天发射场嫦娥五号月球探测器承载着中国航天人的希望搭乘长征五号遥五运载火箭成功升空进入预定轨道开启我国首次地外天体采样返回之旅
根据中国探月工程“绕”、“落”、“回”三步走战略,探月工程三期由这次的“嫦娥五号”承担任务,目标包括对着陆区的现场调查和分析,以及月球样品返回地球以后的分析与研究。
陈肖/摄
回顾奔月之旅,一路走来,实属不易。2004年,中国正式开展月球探测工程——“嫦娥工程”,分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月球基地”三个阶段。从2007年“嫦娥一号”成功发射升空,到今年年底的“嫦娥五号”开启我国首次地外天体采样返回之旅,其中凝结了太多航天人的辛劳和汗水。中国人的探月工程,为人类和平使用月球做出了重大贡献。
而在这些成功的背后,有一个重要的系统在保障着任务的顺利进行,那就是深空测控网,它能为“嫦娥”指引方向,成为“嫦娥”在茫茫深空中的“眼睛”。
什么是深空测控网?
深空探测是指脱离地球引力场,进入太阳系空间和宇宙空间的探测活动。深空测控网由地面的多个深空测控站组成,是支撑深空探测任务的核心系统,在深空探测任务中有着不可替代的重要作用,这是一种专门用于深空航天器测控和数据传输的专用测控网。
特点
配有大口径抛物面天线、大功率发射机、极高灵敏度接收系统、信号处理系统以及高精度高稳定度时间频率系统,能完成对距离地球200万公里以远深空航天器的测控任务。
深空测控系统
一般由深空航天器上的星载测控分系统、地面的深空测控站、深空任务飞行控制中心以及将地面各组成部分连接在一起的通信网构成。深空测控系统为航天器指引着方向,它关乎着航天器的安危。
我国深空测控网的发展
相较于一般的航天测控任务,深空测控任务的难度更大。面对距离地球38万公里的月球,一般的航天测控网显然是完成不了这种高难度的测控任务。
从2007年开始,为了支撑探月工程,中国开始建立自己的深空测控网。从原始雏形到初具规模,从国内建到国外,经过了十几年的努力,我国的深空测控技术从几乎空白的状态跃居世界前列,建立起了由中国东北部地区和西北部地区的2个深空站和位于南美洲阿根廷西部地区的1个深空站组成的中国深空测控网,能够支持探月任务的多频段遥测、遥控、数据接收和跟踪测量等等,是目前世界上功能完备全球布局的三大深空测控网之一。中国深空探测网相继支持了嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥四号的任务实施。它不仅为探月工程提供测控,还支撑起了国家其它各类重大航天工程。

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不仅如此,深空测控最近又迎来了新的技术飞跃。11月8日,据相关媒体报道,经过近两年的建设,我国首个深空天线组阵系统在西安卫星测控中心喀什深空站正式建成并完成各项调试测试工作,于近日正式启用,并直接投入到了这次发射的“嫦娥五号”任务中。
来源:网络
构建天线组阵系统是未来深空探测网的发展方向之一,随着对深空的探索越来越深入,我国深空探测任务已经不能仅仅依靠地面大口径天线了。这次在喀什深空站新建的3座35米口径天线,会与该站原有的1座35米天线组成4×35米的深空天线组阵系统,从而使得探测距离和接收灵敏度都得到大幅度提升。
什么是天线组阵接收技术?
天线组阵接收技术就是将各个天线所接收到的信号进行合成,从而达到增大天线口径的效果,实现遥远距离信号的有效接收。它不仅可以实现对单个深空探测器的高精度跟踪测控,每台天线也可单独工作,实现对多个深空目标的同时跟踪,还可以与国内外其他天文台站实现异地组阵,开展联合射电天文观测活动。深空天线组阵系统将为我国今后进行各类深空探测任务提供有力支持。
除了构建天线组阵系统,我国未来还会发展和提升其它方面的测控技术。中国深空测控网将紧紧跟随着后续的月球探测工程和其它深空探测任务实施的脚步,不断地发展和壮大,无论是系统规模,还是深空测控通信能力,都将会得到大幅度提升。同时,中国深空测控网还将参与到科学探测应用领域工作,充分发挥其作为国家航天重要基础设施的积极作用。
本文参考:
https://baike.baidu.com/item/%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E6%8E%A2%E6%9C%88%E5%B7%A5%E7%A8%8B
http://news.cnr.cn/native/gd/20201118/t20201118_525333338.shtml
吴伟仁,李海涛,李赞,王广利,唐玉华.中国深空测控网现状与展望[J].中国科学:信息科学,2020,50(01):87-108.

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