12月6日,在北京航天飞控中心成功对嫦娥三号探测器实施近月制动后,嫦娥三号开始在距月面高度100千米的环月轨道上运行。

　　要穿越地月间38万公里的距离,成功接收嫦娥三号探测器的信号,这需要怎样的一些神秘利器?它们又是如何让嫦娥三号探测器获得“千里眼”和“顺风耳”神功的呢?

　　卫星保障科技先导 创新引领探测“深喉”

　　在嫦娥三号探测器的登月征程中,期间要完成大量的测控控制任务,包括要在什么地方“转身”、角度是多少、加速还是减速等等,这些动作的实现都需要精确的数据支撑。要获得这些至关重要的数据,就必须能够接收到来自嫦娥三号的信号,并能对信号进行终端处理。

　　这些关键任务的完成均有赖于我国两个深空站的设备;而作为设备核心的低温接收机,则承担着接收来自遥远太空信号的光荣使命……

　　中国电科集团从2009年开始,分别承担我国两个深空测控站上的S/X/Ka波段低温接收前端研制任务。

　　高灵敏度的低温接收前端能有效改善系统的信噪比,提高对着陆器和巡视器的轨道测量精度,包括测距、测速和测角,同时改善遥测数传信号的解调质量,提高图像信息质量。

　　在此项目中,中国电科采用自主研发设备和新技术,大幅度提高接收系统的灵敏度和抗干扰能力。

　　与探月一期所用的VLBI系统相比,探月二期深空测控站有两个明显的改进:一是工作频段由一期的S/X波段扩展到S/X/Ka3个频段,频段扩展到Ka波段,满足了未来星地之间大容量数据传输与更高精度的测控,这也是Ka频段低温接收机在我国深空测控站的首次应用。二是探月二期S/X频段具有发射和接收两个通道,为推动高温超导滤波器技术的工程应用提供了良好契机。

　　VLBI测轨系统保证嫦娥“不出轨”

　　中国科学院VLBI网是测轨系统的一个分系统,它目前由密云、上海、昆明、乌鲁木齐四地的5副大口径的射电望远镜,以及数据处理中心组成。中国电科承担了射电望远镜上S/X双频低温接收机的研制任务。

　　S/X低温接收机是探月工程二期测控系统VLBI测轨分系统的重要试验设备,用于接收嫦娥三号探测器的测控信号,完成探测器在地月转移段和环月段的轨道确定和预报,完成着陆器在月面工作段初期的月面定位,完成着陆器和巡视器在月面工作段后期的相对定位。

　　从2011年开始,中国电科与中科院上海天文台经过多次协商,确定了用于探月二期VLBI测轨分系统S/X双频接收机的技术方案。

　　项目组经过刻苦攻关,2013年1月,分别完成了上海65米站、上海佘山25米站、乌鲁木齐南山站、北京密云站、云南昆明站的双频接收机的安装和调试,在星地对接的实验中表现良好。

　　高频接收机助力“嫦三”登月

　　在中国科学院国家天文台开展的地面应用系统数据接收分系统研究中,中国电科承担了该系统中的关键部分——某型高频接收机的研制工作。

　　数据接收分系统是连接探测器与地面的关键分系统,主要任务是接收嫦娥三号探测器下行探测数据、接收着陆器和巡视器下行数据,并参加VLBI测轨任务。

　　高频接收机则是该分系统的重要组成部分,在软硬件的设计实现上要考虑系统长期运行的稳定性和可靠性。在轨测试通过后,高频接收机将进入长期业务运行状态,其最大不间断的实时任务周期为16小时,而探月一期接收机每天任务周期仅2小时左右。因此,要求系统都必须具有较高的可靠性和故障后快速恢复能力。