中新網(wǎng)11月5日電 題：擔(dān)當(dāng)?shù)卦麻g聯(lián)系的“信使”
特約記者 黃琦
“嫦娥”繞月，地面指揮，誰在之間當(dāng)信使？
那就是星地射頻信道。它建立了地月間的無線通道，擔(dān)任了地月之間聯(lián)系的“信使”，實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星的測控和數(shù)據(jù)傳輸。
實(shí)際上，衛(wèi)星測控數(shù)傳分系統(tǒng)有這樣兩個射頻信道，一個是利用全向天線的測控信道，是低速的上行數(shù)據(jù)通道和下行數(shù)據(jù)通道；另一個是利用定向天線的數(shù)傳信道，是個高速的通道，支持大量數(shù)據(jù)下傳。“信使”是怎樣溝通地球和月球的呢？衛(wèi)星上的測控數(shù)傳分系統(tǒng)與地面測控站是“信使”來往的兩個“碼頭”，承擔(dān)著數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的重要任務(wù)。例如，人們向衛(wèi)星發(fā)射遙控信號，衛(wèi)星接收到后，實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星的控制；而語音數(shù)據(jù)、科學(xué)數(shù)據(jù)，則通過射頻信道，發(fā)送到地面應(yīng)用站，由地面接收，進(jìn)行發(fā)布。
為“信使”搭上地月之橋。以前，在我國發(fā)射的衛(wèi)星中，飛得最遠(yuǎn)的是雙星探測計劃中的兩個極軌衛(wèi)星，最遠(yuǎn)距離地球7萬公里左右。而雙星測控系統(tǒng)的測控能力設(shè)計在4萬公里這個量級上。通信的難度與通信的距離密切相關(guān)。現(xiàn)在，嫦娥一號衛(wèi)星飛離地球38萬多公里，地面測控系統(tǒng)的支持能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到測控的需要，成為搭建這座橋梁的主要困難之一。
解決困難最直接、簡單的方法就是對地面測控站進(jìn)行改造。在國外，進(jìn)行月球探測，包括深空探測，都是在地面建“大鍋”——30米口徑天線的大型測控站，有的天線口徑甚至達(dá)到70米。而2004年探月工程立項時，我國最大的天線只為十幾米，差距較大。
改造地面站耗時長，投資大。從立項時的情況來看，地面站改造進(jìn)度與需求尚有差距。地面站的改造相對滯后，“搭橋”的困難壓在衛(wèi)星上。
為了實(shí)現(xiàn)38萬多公里條件下的可靠測控和通信，在衛(wèi)星、地面測控系統(tǒng)現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，星、地雙方做了很多較大的適應(yīng)性修改。從方案的構(gòu)成上來說，嫦娥一號衛(wèi)星測控分系統(tǒng)遠(yuǎn)比以前其他衛(wèi)星復(fù)雜，在設(shè)計上采用了一系列新思路。
研制嫦娥一號衛(wèi)星的天線是最主要的一道難關(guān)。航天科技集團(tuán)公司504所集全所天線研究的中堅力量，經(jīng)過一年的反復(fù)攻關(guān)，研制出測控全向天線，為遠(yuǎn)距離通信難題的最終解決打下了良好基礎(chǔ)。測控數(shù)傳分系統(tǒng)的工作狀態(tài)受到衛(wèi)星供配電的影響。當(dāng)下行信道長時間滿負(fù)荷運(yùn)行時，產(chǎn)生的大量熱量對衛(wèi)星的熱控又是一個巨大的考驗(yàn)。于是，下行信道設(shè)計得很特別，工作狀態(tài)分了兩檔：當(dāng)衛(wèi)星飛至離地球較近的軌道時，只在功率較低的那檔工作，這樣既節(jié)省能源，又避免過度發(fā)熱；而當(dāng)遠(yuǎn)離地球時，才開足馬力，滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。測控數(shù)傳分系統(tǒng)方案的設(shè)計則巧妙的利用了半空間備份，原理巧妙，設(shè)備復(fù)雜，設(shè)計可靠。
同時，測控地面站也新建了兩個18米的大天線，增強(qiáng)地面測控的能力。這兩個“鍋”一個設(shè)在青島，另一個放在了喀什。
由于衛(wèi)星離地面太遠(yuǎn)，地面測控系統(tǒng)現(xiàn)有的USB測控網(wǎng)還達(dá)不到定軌精度要求，因此，在衛(wèi)星上還增加了VLBI(甚長基線干涉)輔助測軌設(shè)備。這是天文學(xué)上的一種觀測手段，通過測量衛(wèi)星與地面兩站之間的夾角，從而精確測量衛(wèi)星位置。我國還是第一次在衛(wèi)星上使用該設(shè)備。類似的設(shè)備，日本的“月亮女神”衛(wèi)星也有采用。VLBI觀測由上海天文臺抓總負(fù)責(zé)，在北京、上海、烏魯木齊、昆明等地都設(shè)立了測量站。
這樣，衛(wèi)星和測控系統(tǒng)聯(lián)手，在地月之間，搭起了一座溝通的橋梁。
奔走萬里為“信使”鋪路。在衛(wèi)星測控數(shù)傳分系統(tǒng)工作人員中，流傳著這樣一句話：“歷時兩個月，轉(zhuǎn)戰(zhàn)四萬里”。
衛(wèi)星測控數(shù)傳分系統(tǒng)與地面接口多，這包括要與支持該任務(wù)的所有地面測控站、應(yīng)用站進(jìn)行接口對接、聯(lián)試。2006年8月1日至9月30日，測控系統(tǒng)的隊員們歷時兩個月，轉(zhuǎn)戰(zhàn)四萬里，奔走于國內(nèi)外，為“信使”建立溝通橋梁來進(jìn)行星地對接試驗(yàn)。
他們的足跡遍布了衛(wèi)星測控站，在北京、青島、喀什、烏魯木齊、昆明，位于江蘇的遠(yuǎn)望一號、三號測控船，甚至國外站都有試驗(yàn)隊員的身影。當(dāng)時，遠(yuǎn)望三號測量船在上海某船廠維修，現(xiàn)場如同工地，到處是電纜，一不小心就絆個跟斗，隊員們就帶著安全帽在凌亂的工地上進(jìn)行對接試驗(yàn)。在新疆，當(dāng)時已是深秋，晝夜氣溫變化特大，白天非常熱，穿著短袖，到了傍晚5點(diǎn)左右，隊員們就開始“搶”軍大衣了。晚上，伸手不見五指，隊員們穿棉大衣都凍得瑟瑟發(fā)抖。晚上加班過后，車緩慢地行駛在崎嶇的山路上。此時，工作了一天的隊員們，看著天上的圓月亮，別有一番情趣在心頭。
為了進(jìn)一步提高測控的可靠性，2006年11月，隊員們奔赴位于德國的歐洲空間操作中心的測控站進(jìn)行對接試驗(yàn)。今年4月，他們又抵達(dá)位于南美智利的測控站進(jìn)行對接試驗(yàn)。
對接試驗(yàn)設(shè)備裝了滿滿的十幾個大箱子，從機(jī)場搬至測控站，都是隊員們自己動手，辛苦程度不言而喻。在室內(nèi)試驗(yàn)，環(huán)境還算好，要是在室外，就很難熬了。2006年夏天，北京密云，夜里隊員們在山上扎帳篷過夜。起來一看，帳篷成了蚊子、蜘蛛、壁虎等小動物的“安樂窩”，儼然是個“小型動物園”。
由于試驗(yàn)進(jìn)度安排得一環(huán)扣一環(huán)，每天都必須完成當(dāng)天的任務(wù)，完成不了就加班加點(diǎn)，對接試驗(yàn)忙到凌晨2點(diǎn)鐘是很正常的事。
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