12月1日23时11分,嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近的预选着陆区,并传回着陆影像图。
无论是此次的着陆月球,还是此前的组合体分离、数次轨道修正,在整个嫦娥五号任务中,让航天飞行器在远离地球的太空,智慧地完成每一次动作变化的,都是看不见摸不着却又“神通广大”的测控通信技术在起作用。
“航天飞行器要完成一系列升空变轨等动作,是依靠地面技术人员给出的具体指令。而每一个指令的依据,就是航天测控系统监测到的飞行器的具体位置和轨迹。”中国电科测控通信系统专家陈建民表示,航天测控系统是航天工程的重要组成部分,由航天飞行器上设备和测控站设备组成,主要是对航天飞行器 ( 卫星、载人飞船、空间探测器等 ) 实现跟踪、遥测、遥控、测速、测距和信息传输等功能。
以嫦五任务为例,在嫦五携带的轨道器、返回器、着陆器、上升器上,都安装有接收机和测控应答机等设备,就可以接收和回传地面测控站发来的各种指令信号。“这个过程就好比地面测控站通过无线电波,向嫦五发出‘你在哪’的问候,嫦五就可以通过接收机接收到这个信号,并通过应答机以无线电波的形式,给地面测控站发出反馈。整个飞行任务中,通过无数次这样的问候和应答,技术人员就可以得出飞行器的高度、具体位置、飞行轨迹,指导完成飞行、落月、探月、采样、返回等系列动作。”陈建民表示。
在任务过程中,地面测控站作为发出和接收指令的“总指挥”,就像一条“无形的线”,牵引飞行器准确完成指令。这就要求测控系统测量功能必须完善、测控精度高、可靠性高。
基于此,中国电科发挥航天测控通信系统总体单位作用,牵头研制喀什、南美、佳木斯等系列深空测控站,通过配备大口径天线、发射机、接收机等设备,就可以向飞行器发出无线电波的信号,飞行器上的接收机和测控应答机接收到信号后,对地面信号进行反馈,以此就能形成良性互动。
“每次航天工程任务,都需要各个深空测控站密切配合,确保飞行器一直在可视范围内,我们就是以这种接续传递的方式,全时候无死角地捕获飞行器的位置和状态。”陈建民介绍,测控站主要发挥三个作用:一是灵敏度极高的“听诊器”,负责在太空中寻找并捕获飞行器信号,并解调出供电、温度、仪表工作状态、科学试验数据等各种参数;当飞行器到达后,测控站就像是作用距离极远的“遥控器”,发送地面指令至飞行器,完成变轨、软着陆等指令。此外,测控站还起到“接收机”的作用,可实现图像等数据的传输。
在此次嫦娥五号任务中,中国电科对系列深空测控站进行了升级改造,自主研制了我国首个深空天线组阵系统,新建了3座大口径天线,与原35米深空测控系统一起,可实现单天线或2/3/4任意天线组阵,从深度和广度上都大大提升了我国深空测控能力。陈建民表示,单天线模式可支持多个深空目标的多频段多频点同时测控;组阵模式可以完成对更远目标的测控,是目前我国测控精度和接收灵敏度最高的深空测控系统。
从“奔月”到“揽月”,从仰望星空到拥抱星空,中国电科测控系统将一如既往,持续稳定运行,助力嫦娥五号蟾宫折桂,胜利归来。