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當前深空探測通訊的傳輸速度

科技 更新时间:2024-08-18 00:06:02

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着浩瀚無垠的宇宙、向着遙遠未知的火星接力工作,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,嫦娥五号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沖刺階段……

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,不斷為中國航天事業書寫新輝煌。

當前深空探測通訊的傳輸速度(捕捉太空的聲音)1

深空測控“天羅地網”護“天問一号”平安

2021年5月,我國火星探測器“天問一号”成功着陸,時至今日,它仍在火星為我們探索着星際奧秘。“天問一号”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。

從搭乘火箭上天到着陸火星,漫長旅途中“天問一号”并不孤獨。

地球一直在自轉,要想一直盯緊高速飛行的“天問一号”,需要在全球布下多個深空站。如果說把“天問一号”比作風筝,那深空測控系統就是人手中牽動的那根“風筝線”,而測控人就被稱作“牧星人”。

為盡可能多覆蓋測控範圍,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“站将”實時“保駕護航”,無死角捕獲飛行器的位置和狀态,測控覆蓋率高達90%以上。

2021年2月,深空測控站接收到“天問一号”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—水手谷等标志性地貌清晰可見。

聲像傳輸隻是“開胃菜”,各個深空測控站組成一張看不見的深空測控網,确保“天問一号”的位置、速度和狀态正常,将一條條命令及時準确地送達上億公裡之外的探測器上,精準執行着巡器與環繞器分離、火星着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、火星形态結構等科學數據,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态,并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才能準确完成各項指令,深空測控系統為“天問一号”任務的圓滿完成提供了堅實的測控保障。

當前深空探測通訊的傳輸速度(捕捉太空的聲音)2

佳木斯66米深空測控站

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,信号衰減約100萬倍,能夠接收到的信号微乎其微。克服遠距離障礙,從嘈雜噪聲中提取極其微弱的有用信号,建立與探測器的電波聯系,是科研工作者必須攻克的難題。

“通過缜密論證,我們決定采用多個地面天線聯合工作的方案,通過信号處理,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并投入使用,将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。

當前深空探測通訊的傳輸速度(捕捉太空的聲音)3

喀什35米天線組陣系統

從太空走向深空,中國探測高度不斷刷新

沿着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,但深空探測不止于火星。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,促使着中國人邁向“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%國産化自主可控,從“人工操作”到“自動運行”。讓“玉兔”在月球背面通過“鵲橋”與地面測控站互緻問候,讓“天問一号”探測器環繞火星,讓“祝融号”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”。

寶劍鋒從磨砺出,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。執行航天任務時,技術專家們分赴海内外,在測控站外場長時間駐守,對設備進行維護、升級,不分晝夜,經受戈壁、海浪、異國等種種考驗。測控人勇擔使命,将為國奉獻的無私精神内化于心,交出了一份沉甸甸的“成績單”。

當前深空探測通訊的傳輸速度(捕捉太空的聲音)4

我國首個海外深空測控站阿根廷35米深空測控站

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,繼續深入探讨着如何對深空大天線與光通信鍊路進行融合設計、如何更加高效地彙聚大口徑的天線資源,共同接收來自遙遠深空的信号……

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,書寫着中國航天的華麗新篇章。

來源:人民網-人民視頻

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