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我国深空探测测控体系逐步完善
来源:科学时报 张巧玲   时间:2010.10.08
嫦娥二号卫星与嫦娥一号相比,工程目标与科学目标都有许多新的变化,针对这些新要求,为了完成火箭与卫星的各项测控任务,嫦娥二号卫星在测控方面也有了新的变化,如首次试验X频段测控技术,VLBI(甚长基线干涉测量)测控手段为嫦娥二号任务进行了相应的技术改进。随着深空探测手段的不断提高,我国深空探测体系也将逐步完善。
首次试验X频段测控
中国探月工程总设计师吴伟仁表示,嫦娥二号任务要首次试验X频段深空测控技术,初步验证深空测控体制。在嫦娥二号卫星上搭载X频段应答机,与我国X频段地面测控设备配合,验证X频段测控体制,为嫦娥二号任务积累工程经验。
吴伟仁表示,我国发射的大部分卫星依然是在围绕地球转——在地球周围的低轨道、中轨道、高轨道。最高轨道也仅为36000公里,即地球的同步轨道,这种轨道只需用S频段测控就可以了。但如果进入深空,包括今后的月球探测、火星探测等深空探测活动,S频段测控无法满足要求,必须使用X频段的测控,其传输速率能达到8000兆,测控精度也将大幅提升。
嫦娥二号卫星总设计师黄江川说,如果要将S频段和X频段矢量化,S频段在2G左右,X频段是8G。反过来说,频率越高越适合深空,因为X频段天线口径可以减小,其抗衰减等方面的性能更好。也就是说,X频段功率小,设备也小,有利于轻小型化。
“今后可以用更小的设备、更低的频率,传输更多的数据。”黄江川说。
此外,X频段还可以加大口径走得更远,在行星系探测里,月球是深空探测的入门星,今后的深空探测会走得更远,如火星探测要走7000万公里到4亿公里。只有掌握X频段测控技术,我们的深空探测才能走得更远。
VLBI:进一步改进满足深空探测需求
在嫦娥一号任务中,VLBI首次应用于航天工程,辅助我国现有的S频段航天测控网完成嫦娥一号的测轨工作。在嫦娥一号任务中,测轨误差达到了万分之三,远远低于工程规定的2%的测轨误差。其中,VLBI功不可没。VLBI也由此将成为我国深空探测的重要手段。
在嫦娥二号任务中,VLBI再次发挥重要作用,与嫦娥一号任务相比,VLBI系统在嫦娥二号任务中的精度和稳定性比以前更高。
中国科学院上海天文台台长洪晓瑜接受记者采访时介绍,此次嫦娥二号的VLBI系统仍由“四站一中心”联网组成,即由上海(25米天线)、北京(50米天线)、昆明(40米天线)、乌鲁木齐(25米天线)四个VLBI观测站和上海VLBI指挥调度和数据处理中心组成。
洪晓瑜介绍,根据测控总体的分工,嫦娥二号卫星测控系统VLBI测轨分系统主要有两方面的任务。
一是完成嫦娥二号卫星各轨道段的测定轨任务。完成利用嫦娥二号卫星进行探月二期所需的定位技术与方法、测定轨技术与方法的试验及验证任务。
二是与嫦娥一号卫星工程中承担的任务相比,嫦娥二号卫星工程VLBI分系统新增△DOR和△DOD测量试验任务,为嫦娥三号作技术准备。
具体来说,就是在可测量范围内对卫星实施双站、三站、四站干涉测量,确保三站测量;确保地月转移轨道段、月球捕获轨道段,以及环月轨道段VLBI分系统承担的测轨任务;参加地月转移和月球捕获轨道段的准实时轨道确定与预报;完成与北京航天指挥控制中心间的数据交换;完成地月转移轨道段和环月段的X频段△DOR测量试验任务。
VLBI测轨分系统总设计师张秀忠表示,为了更好地完成嫦娥二号的测控任务,VLBI系统还进行了相应的改进,如将4个观测站的观测带宽由256MHz扩展到2GHz,灵敏度提高约3倍,时延精度提高8倍。此外还进行了关键技术的攻关。
“VLBI系统不断根据任务要求和技术发展水平进行改造,目的不仅仅是要为后续的探月工程作准备,也是为了迎接今后更远的深空探测任务。”张秀忠说。
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