“绕”、“落”、“巡”火星的天问一号离不开这个“四川造”
原标题:“绕”、“落”、“巡”火星的天问一号离不开这个“四川造”
发射现场
四川新闻网消息(郑梦雨 记者 陈荞)7月23日12点41分,我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场,用长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务天问一号探测器,火箭飞行约2167秒后,并成功将探测器送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出了我国行星际探测第一步。在天问一号飞向火星的“绕”、“落”、“巡”三大节点中,其关键的测控设备是由四川企业中电天奥制造的。那么,四川造的测控设备在天问一号火星探测任务中发挥着什么样的作用呢?四川新闻网对此独家专访了中电天奥相关负责人。
天问一号测控设备四川造
12年前,中电天奥获得了“中国深空第一站”——佳木斯66米深空测控站研制任务。该测控站落成后,已圆满执行过嫦娥二号拓展、嫦娥三号、嫦娥四号中继星及嫦娥四号任务。但它真正的使命是火星探测,当初的目标是要执行2010年“萤火一号”火星探测任务。探月的38万公里对于66米站4亿公里的作用距离来说只是一个小考验。而此次“天问一号”的火星之旅,让66米深空测控站终于可以一展自己的真正实力了。
“绕”·精准飞向火星
此次火星任务中,由环绕器和着陆巡视器组成的探测器将开启一次“长途旅行”,它需要在太空中飞行200多天也就是约6.5个月才能到达火星。其间,66米深空站(佳木斯)通过对探测器角度、距离和速度的测量,以及与其它深空站协同开展干涉测量完成测定轨,完成数次中途修正。到达火星后,天问一号进行制动,被火星的引力捕获进入火星环绕轨道,成为环绕火星飞行的人造卫星,对火星的地形以及着陆点进行勘测,该过程将持续3.5个月。本次火星探测任务的最远飞行距离达到1.9亿公里,深空测控站收到的将是探测器在22分钟前发出的信号,且信号及其微弱, 66米深空站采用了超导低温接收前端、66米大口径天线和弱信号捕获技术,好比一个灵敏度极高的听诊器,负责在外太空噪声中寻找并捕获探测器信号,获得探测器供电、温度、开关等工作状态及载荷参数和科学试验数据,为探测器环绕飞行期间,对火星的大气和环境的研究及地形地貌勘测提供保障。
同时,66米深空站利用10kW功放将地面的指令发送到遥远的距离,好比一个作用距离极远的遥控器,实现探测器变轨、姿态调整、太阳能帆板展开、发动机点火等动作,保证巡视器最终的顺利软着陆。
“落”·不再恐惧的“黑暗7分钟”
当条件合适的情况下,着陆巡视器将会与环绕器分离软着陆于火星表面,从着陆巡视器进入制动到降落到火星表面仅需7分钟的时间,落火后可视弧段的时间最短仅12分钟。由于距离遥远功率受限,数据速率极低,地面收到的可利用信息有效帧不超过10帧,这就使地球上的飞行控制中心很难精准掌握着陆器降落情况,这个时间段也是航天人口中的“黑暗时刻”。中电天奥的研发团队通过数据慢帧处理策略的优化,实现了低码率数传信号接收和LDPC等编译码功能,能做到信息首帧输出即上报,提高信息有效帧数量,得到更多的关于着陆巡视器降落时的宝贵信息,让“黑暗7分钟”不再黑暗。
“巡”·做好火星探测的“记录者”
当着陆巡视器在火星表面开展巡视探测时,环绕器也将开展为期2年的中继和遥感探测。在这一阶段站66米站还可以起到手机的作用,实现图像等数据的接收,并解调巡视器拍摄的火星表面的图像,为全面掌握(目前最有可能的)人类第二家园的特征,包括表面地形、元素和水分布勘探及重力场绘制等科学任务提供支持等。
目前,佳木斯66米深空站经过适应性改造已具备任务状态,为实现突破火星制动捕获、进入\下降着陆、长期主动管理、远距离测控通信、火星表面巡视等关键技术和工程目标提供测控通信支持,以全面实现火星环绕探测和着陆巡视探测,构建独立自出的深空探测基础工程体系,实现我国深空探测领域的跨越。
延伸阅读:本次火星任务三大看点
此次“天问一号”火星探测任务有三大看点:一是利用“火星大冲”优化奔火轨道,旅程从10个月缩短至6.5个月;二是再入、下降与着陆火星的“黑暗7分钟”如何变得光明?三是国际上首次实现“绕、落、巡”一气呵成。此次火星探测任务由探测器系统、测控系统、运载火箭系统、发射场系统和地面应用系统五大系统组成,为了圆满执行好这次任务,中电天奥参与完成了测控系统、运载火箭系统、发射场系统与地面应用系统四大部分任务,一是测控系统,中电天奥共有多套承研的测控系统(设备)参与任务,重点是根据本次任务各弧段应用场景,对66米站进行了适应性改造,改造后将与另外两个35米深空测控站协同工作形成无缝接力,保障火星探测任务的完成;二是为长征五号运载火箭配备多台地面配试设备;三是为发射场系统、各测控站、指控中心配套装备了多套时统设备和T0控制台,四是地面应用系统,中电天奥承建了中科院国家天文台的北京密云站、昆明站以及天津武清站的数据接收分系统设备,其中某一测控站的70米天线,是全国最大的全动数据接收天线。
(图片视频由中电天奥提供)
(记者 陈荞) 责任编辑: 小云
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