5月29日凌晨1點(diǎn)31分，在四川西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射天問二號(hào)探測(cè)器，我國邁出小行星探測(cè)第一步。

5月29日，天問二號(hào)探測(cè)器在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。此次任務(wù)將通過一次發(fā)射，實(shí)施近地小行星2016HO3伴飛、取樣、返回以及主帶彗星311P伴飛探測(cè)等多項(xiàng)任務(wù)。

其中，小行星2016HO3是人類發(fā)現(xiàn)的第一顆地球準(zhǔn)衛(wèi)星，它不是地球的天然衛(wèi)星，也不屬于典型的近地小行星，而是一顆軌道參數(shù)與地球幾乎相同的繞太陽公轉(zhuǎn)的小行星。

瞄準(zhǔn)主要探測(cè)目標(biāo)，天問二號(hào)的“探星”之旅并不容易。在伴飛、著陸、返回等旅程中，“四川智造”將如何為其保駕護(hù)航，確保信息的高效接收？記者第一時(shí)間采訪了參研專家。

“四川智慧”保駕護(hù)航，“精測(cè)妙控”天問二號(hào)

與天問一號(hào)相比，這次天問二號(hào)任務(wù)有何不同？

專家介紹，本次任務(wù)最大的特點(diǎn)是執(zhí)行雙任務(wù)，且到2034年才結(jié)束，任務(wù)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)9年半，這也將是中國航天史上任務(wù)周期最長(zhǎng)的一次任務(wù)。

具體來說，任務(wù)涉及火箭發(fā)射、探測(cè)器入軌、軌道轉(zhuǎn)移、探測(cè)器著陸、探測(cè)器采樣和返回等環(huán)節(jié)，由運(yùn)載火箭、發(fā)射場(chǎng)、探測(cè)器、測(cè)控通信和地面應(yīng)用等多個(gè)分系統(tǒng)來保障執(zhí)行。

其中，在川央企中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所（以下簡(jiǎn)稱中國電科十所）深度參與，負(fù)責(zé)測(cè)控通信分系統(tǒng)中重要地面測(cè)控站——佳木斯66米深空站的研制建設(shè)。

具體來看，首先在火箭發(fā)射階段，需要地面對(duì)探測(cè)器持續(xù)接力跟蹤，監(jiān)測(cè)探測(cè)器入軌姿態(tài)是否正常等。“大家從直播中聽到的‘遙測(cè)信號(hào)正?！櫿！?，說的就是這個(gè)階段?！敝袊娍剖教鞙y(cè)控設(shè)計(jì)師盧歐欣說，從這個(gè)階段開始，十所研制的測(cè)控系統(tǒng)便參與到任務(wù)中來。

在探測(cè)器入軌后，就需要用到外形酷似一口“大鍋”的佳木斯66米深空站。這一重要測(cè)控站點(diǎn)是任務(wù)中測(cè)控通信系統(tǒng)里最耀眼的“明星”之一，繼參與前期嫦娥系列任務(wù)和“天問一號(hào)”任務(wù)后，再次扛起大梁。

盧歐欣介紹，佳木斯66米深空站作為主力測(cè)控站點(diǎn)，在其他陸海測(cè)控站的配合下，發(fā)揮著超強(qiáng)“聽診器”“遙控器”等作用，為天問二號(hào)著陸小行星提前注入指令數(shù)據(jù)，進(jìn)行軌道和導(dǎo)航控制。

比如在上行通信時(shí)，它向探測(cè)器發(fā)送遙控指令，讓其完成調(diào)整姿態(tài)、軌道修正、點(diǎn)火制動(dòng)等動(dòng)作；下行通信的時(shí)候，進(jìn)行遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸，除了探測(cè)器平臺(tái)自己的健康數(shù)據(jù)，還有其搭載的載荷數(shù)據(jù)、相機(jī)和紅外設(shè)備等數(shù)據(jù)，同時(shí)還要完成雙向測(cè)量，包括對(duì)探測(cè)器徑向速度和距離的測(cè)量。

那怎么辦？答案不外乎提高通信性能。為此，中國電科十所團(tuán)隊(duì)從多方面努力——

首先是高增益天線，也就是通過增大天線口徑來提升信號(hào)接收增益，同時(shí)保證天線的高精度指向。因此，佳木斯深空站采用了66米口徑的巨型拋物面天線和多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，確保天線不僅增益高，并且指得準(zhǔn)。

其次在接收鏈路設(shè)計(jì)中，要盡可能降低噪聲，提升信噪比（備注：信號(hào)與干擾加噪聲比是指接收到的有用信號(hào)的強(qiáng)度與接收到的干擾信號(hào)的強(qiáng)度的比值），這也是深空通信要解決的核心問題之一。“為了把接收系統(tǒng)的噪聲溫度降至極低，我們采用了超低溫冷卻的放大器?！北R歐欣說。

此外，還要對(duì)信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)定可靠地跟蹤解調(diào)，這就需要用到基帶信號(hào)處理設(shè)備。比如，研究人員運(yùn)用極窄帶寬高階鎖相環(huán)技術(shù)，進(jìn)行信號(hào)相位跟蹤和相關(guān)解調(diào)；利用高編碼增益信道編譯碼技術(shù)等，提升低信噪比下的解調(diào)性能。

解決多重挑戰(zhàn)，全力保證任務(wù)萬無一失

本次任務(wù)中，值得注意的是，相比天問一號(hào)伴飛火星4個(gè)月，天問二號(hào)將伴飛小行星2016HO3一年。

在專家看來，這是因?yàn)檫@顆小行星是國際公認(rèn)的具有獨(dú)特性的小行星，2016年才被發(fā)現(xiàn)，此前人們都不太了解，因此需要探測(cè)器更長(zhǎng)時(shí)間的伴飛，持續(xù)傳回高分辨率圖像。

然而，更長(zhǎng)的伴飛時(shí)間帶來更大的挑戰(zhàn)。

“這十分考驗(yàn)測(cè)控設(shè)備的穩(wěn)定性。”盧歐欣解釋，也就是要保證測(cè)控設(shè)備能實(shí)時(shí)接收到數(shù)據(jù)，信號(hào)、指令都發(fā)送得上去，同時(shí)數(shù)據(jù)也能傳得下來。

同時(shí)，任務(wù)操作復(fù)雜度也更大了，包括降落、取樣、返回等環(huán)節(jié)，對(duì)地面通信系統(tǒng)要求更高。

比如，當(dāng)天問二號(hào)運(yùn)行至2034年時(shí)，那會(huì)兒距離地球很遠(yuǎn)，信號(hào)很弱，數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)低于天問一號(hào)任務(wù)中探測(cè)器著陸火星后的直接對(duì)地通信數(shù)據(jù)速率?！扒昂髮?duì)比，信噪比強(qiáng)弱有明顯差異，因此對(duì)地面信號(hào)接收能力提出了更高要求?！北R歐欣說。

除此以外，此次任務(wù)還將采用不同于以往任務(wù)的測(cè)距體制。

據(jù)介紹，測(cè)控設(shè)備具備的該項(xiàng)測(cè)距能力，適用于深空遠(yuǎn)距離測(cè)控場(chǎng)景，能充分利用信號(hào)功率，從而降低距離捕獲時(shí)間?！斑@與本次任務(wù)的需求很契合，我們?cè)诖饲暗男堑貙?duì)接試驗(yàn)中也進(jìn)行了充分驗(yàn)證?！北R歐欣說。

去年9月到11月，中國電科十所團(tuán)隊(duì)配合測(cè)控通信系統(tǒng)，與探測(cè)器之間進(jìn)行了這項(xiàng)星地正樣對(duì)接試驗(yàn)，目的是要通過試驗(yàn)，確認(rèn)地面測(cè)控通信系統(tǒng)與探測(cè)器之間的信號(hào)接口是否匹配，從而確保正式任務(wù)能順利執(zhí)行。就在任務(wù)正式開始之前，團(tuán)隊(duì)協(xié)同地面測(cè)控通信系統(tǒng)，有條不紊地持續(xù)檢查探測(cè)器狀態(tài)，做好處理預(yù)案等準(zhǔn)備工作。

滿載期待，天問二號(hào)一頭扎進(jìn)星辰大海。展望未來，中國的探月與深空探測(cè)任務(wù)也將進(jìn)入高速發(fā)展階段——預(yù)計(jì)將在2026年發(fā)射嫦娥七號(hào)探測(cè)器，為建立月球科研站基本型奠定基礎(chǔ)；2028年左右發(fā)射“天問三號(hào)”，實(shí)施火星采樣返回任務(wù)；還計(jì)劃在2030年前后實(shí)施載人登月計(jì)劃。

團(tuán)隊(duì)坦言，隨著月球與深空探測(cè)相關(guān)項(xiàng)目加快推進(jìn)，還會(huì)有一系列技術(shù)和挑戰(zhàn)需要突破，盡管面臨著很大的壓力，也要全力奮戰(zhàn)保證任務(wù)萬無一失。