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編者按：
4月24日，聚焦中國(guó)探月工程“嫦娥六號(hào)”任務(wù)的紀(jì)錄電影《登月》（第一部）登陸全國(guó)院線。影片首次深入“嫦娥六號(hào)”任務(wù)背后的故事，也再現(xiàn)了38萬(wàn)公里外月球背面測(cè)控通信的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。今天，讓我們跟隨《登月》的腳步，一同走進(jìn)月球背面的測(cè)控世界，感受電子科技對(duì)深空探測(cè)的重大支撐作用。
我們知道
月球自轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間和它繞地球公轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間完全相同
都是大約27.3天
所以它永遠(yuǎn)用同一面朝向地球
因此月球背面極其安靜、古老
像一個(gè)塵封幾十億年的科學(xué)寶庫(kù)
吸引我們?nèi)ヌ剿?/p>
2024年5月3日17時(shí)27分
“嫦娥六號(hào)”探測(cè)器搭載長(zhǎng)征五號(hào)遙八運(yùn)載火箭
在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射
之后準(zhǔn)確進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道
發(fā)射任務(wù)取得成功
這是全球首次月球背面采樣返回任務(wù)
由于月球始終有一面背對(duì)地球
地面發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)被月球阻擋
無(wú)論信號(hào)多強(qiáng)、頻率多高
都無(wú)法穿透月球到達(dá)月球的背面
當(dāng)探測(cè)器進(jìn)入月背軌道時(shí)
就會(huì)失去與地面之間的聯(lián)系
通信信號(hào)會(huì)被月球阻擋
更無(wú)法在人為操控下安全著陸
更不能向地球表面?zhèn)鬏斝盘?hào)
地面指揮和實(shí)時(shí)通信面臨巨大困難
為了實(shí)現(xiàn)月球背面的測(cè)控通信
需要在月球背面和地球之間
架設(shè)一個(gè)“傳話筒”
這就是地月通信中繼衛(wèi)星
“鵲橋”一號(hào)和二號(hào)
月背降落、采樣、起飛
都需要通過(guò)中繼衛(wèi)星測(cè)控
為地球和月背通信搭建有效通道
“鵲橋”中繼衛(wèi)星
不是簡(jiǎn)單地在月球與地球中間放置一顆衛(wèi)星
而必須要保證“算得精”“對(duì)得準(zhǔn)”“辨得清”
“算得精”
就是要確保“鵲橋”必須精確計(jì)算出
“鵲橋”、月球、地球和探測(cè)器四者之間
極其復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡
并且提前預(yù)報(bào)
算不準(zhǔn)，衛(wèi)星就會(huì)飄走
或者無(wú)法同時(shí)看到地球和月球
差之毫厘，謬以數(shù)十萬(wàn)公里
“對(duì)得準(zhǔn)”
就是“鵲橋”需要同時(shí)對(duì)準(zhǔn)
正在自轉(zhuǎn)的地球上某個(gè)深空站
以及在月球背面運(yùn)動(dòng)的探測(cè)器
而“鵲橋”本身也在運(yùn)動(dòng)
稍有偏差
信號(hào)就會(huì)打偏
無(wú)法建立鏈路
也就是要實(shí)現(xiàn)50萬(wàn)公里外
穿針引線
“辨得清”
就是要確保
在接收到比手機(jī)信號(hào)低千億倍的信號(hào)時(shí)
從噪聲中提取信號(hào)
這就像在地球上能聽清楚在月球上翻書的聲音
難度之大可想而知
如果說(shuō)“鵲橋”是月球背后的通信大使
它“安家”的軌道
可以實(shí)現(xiàn)只要月球附近信號(hào)傳來(lái)
“鵲橋”就能實(shí)時(shí)對(duì)地球通信
而讓這“信號(hào)”得以翻譯就要靠
中國(guó)電科研制的深空天線組陣系統(tǒng)
近年來(lái)
作為國(guó)家深空測(cè)控網(wǎng)的主干力量
中國(guó)電科不斷刷新月地通信測(cè)控能力和距離
為月背和極區(qū)的測(cè)控通信任務(wù)提供精準(zhǔn)支撐
在“嫦娥六號(hào)”任務(wù)中
由中國(guó)電科建設(shè)的
佳木斯、喀什、阿根廷深空地面站
構(gòu)成中國(guó)深空網(wǎng)
圖：佳木斯站66米地面深空站
作為中國(guó)深空測(cè)控網(wǎng)的“中流砥柱”
中國(guó)電科牽頭建設(shè)的佳木斯66米深空站、喀什35米深空站
在2013年參加“嫦娥三號(hào)”任務(wù)時(shí)
就首次利用X頻段完成了
探測(cè)器地月轉(zhuǎn)移、環(huán)月、動(dòng)力下降、月面工作段的各項(xiàng)測(cè)控任務(wù)
測(cè)量數(shù)據(jù)精度相比S頻段提高3-5倍
圖：喀什35米地面深空站
東經(jīng)130度的佳木斯站與東經(jīng)75度的喀什站
充分利用我國(guó)廣闊地域東西距離
拉開了55度的經(jīng)度差距
信號(hào)能夠覆蓋近200度的天周
但顯然仍有空缺
為實(shí)現(xiàn)對(duì)深空航天器的全時(shí)段測(cè)控覆蓋
解決在南半球和西半球沒(méi)有深空測(cè)控站問(wèn)題
2017年底
中國(guó)電科牽頭建設(shè)阿根廷35米深空站
它的建成標(biāo)志我國(guó)深空測(cè)控網(wǎng)全面建成
其具備支持各類月球和深空探測(cè)任務(wù)
多頻段遙測(cè)、遙控、數(shù)據(jù)接收和跟蹤測(cè)量等功能
圖：阿根廷35米地面深空站
就這樣
由佳木斯、喀什、阿根廷
形成的中國(guó)深空探測(cè)網(wǎng)
利用多站接力方式
用無(wú)形電波張開了一張
全覆蓋的通信測(cè)控“天羅地網(wǎng)”
全程掌握探測(cè)器位置、狀態(tài)等信息
接收它發(fā)回來(lái)的數(shù)據(jù)
并向它傳遞來(lái)自地面的指令信息
實(shí)現(xiàn)了對(duì)月球和深空航天器
測(cè)控覆蓋率90%以上
把一條條命令
及時(shí)準(zhǔn)確地送達(dá)
遠(yuǎn)在38萬(wàn)公里之外的月亮之上
不斷刷新天線測(cè)控能力和距離
使我國(guó)具備獨(dú)立執(zhí)行復(fù)雜深空探測(cè)任務(wù)的能力
月背已至
火星不遠(yuǎn)
登月在望
深空可期
從地月的38萬(wàn)公里
到未來(lái)更遙遠(yuǎn)的星際征途
電子科技將始終是托舉中國(guó)航天
叩問(wèn)蒼穹的那雙“隱形之手”
信號(hào)不斷 征途不止
中國(guó)探月的下一個(gè)奇跡
讓我們一起見(jiàn)證！
