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上圖為我國深空測控站在執行“天問(wèn)一號”測控任務(wù)。呂炳宏攝

　　今年7月，“天問(wèn)一號”承載著(zhù)中國航天人的探索和追尋，飛向深遠太空，開(kāi)啟了中國的火星之旅。

　　作為支持深空探測任務(wù)實(shí)施的核心系統，深空測控網(wǎng)在其中具有不可替代的重要地位和作用。如果說(shuō)，離開(kāi)地球懷抱的“天問(wèn)一號”像茫茫大海中的一葉扁舟，那深空測控網(wǎng)就是為它指引方向的“燈塔”。

　　歷時(shí)近7個(gè)月任務(wù)周期，最遠將近4億公里的測控距離，對于年輕的中國深空測控網(wǎng)與航天測控人而言，這是一場(chǎng)前所未有的挑戰。

　　測控系統是航天任務(wù)中的重要組成部分。航天器和測控系統的關(guān)系，猶如船與燈塔、風(fēng)箏與線(xiàn)，后者指引著(zhù)前者的方向、維系著(zhù)前者的安危。

　　相比于一般航天測控任務(wù)，深空測控任務(wù)具有跟蹤測量距離遠、信號傳輸時(shí)延高、導航測量難度大、任務(wù)持續周期長(cháng)等特點(diǎn)。因此，深空測控系統又被認為是測控系統中的升級版。

　　深空測控系統，一般由深空航天器上的星載測控分系統、地面的深空測控站、深空任務(wù)飛行控制中心以及將地面各組成部分連接在一起的通信網(wǎng)構成。

　　大口徑拋物面天線(xiàn)、大功率發(fā)射機、極高靈敏度的接收系統、信號處理系統以及高精度高穩定度的時(shí)間頻率系統，都是深空測控網(wǎng)必不可少的“標配”。其功用，在于來(lái)獲取深空航天器的無(wú)線(xiàn)電跟蹤測量數據，發(fā)送上行指令，實(shí)現對深空航天器的遙控，并用于無(wú)線(xiàn)電科學(xué)和雷達天文學(xué)研究。

　　當然，要想時(shí)刻緊緊攥住這根“風(fēng)箏線(xiàn)”，必須在地球上實(shí)現對深空航天器的連續測控覆蓋。為了克服地球自轉的影響，深空測控網(wǎng)的布局，通常是在全球范圍內布站，盡可能減少測控盲區。

　　隨著(zhù)人類(lèi)探索宇宙的腳步越走越遠，越來(lái)越多的航天大國開(kāi)始研制設備并建設自己的深空測控網(wǎng)。

　　布網(wǎng)

　　2004年1月，我國正式啟動(dòng)月球探測工程，拉開(kāi)了深空探測的序幕。

　　盡管我國已組建了由國內外陸基站點(diǎn)、海基測量船組成的航天測控網(wǎng)，但面對距離地球38萬(wàn)公里的月球，當時(shí)的我們仍有點(diǎn)力不從心。

　　2007年，為支撐起探月工程“繞、落、回”三步走的第一步——嫦娥一號繞月測控任務(wù)，中國西安衛星測控中心所屬青島、喀什測控站分別新建了兩座18米口徑測控天線(xiàn)，形成了中國深空測控網(wǎng)的雛形。

　　面對“三步走”中數據通信更密集、實(shí)時(shí)性要求更高的嫦娥三號落月任務(wù)，2012年底，我國利用國土縱深優(yōu)勢，在接近祖國“西極”的新疆喀什和接近祖國“東極”的黑龍江佳木斯，分別建設的兩座深空測控站正式投入使用。至此，中國深空測控網(wǎng)已初具規模。

　　硬件水平雖然跟上了，但僅靠?jì)纱笊羁照荆覀內詿o(wú)法實(shí)現對深空航天器的全時(shí)段測控覆蓋。

　　為了更好地服務(wù)后續一系列深空探測任務(wù)，我國還在海外建成了首個(gè)深空測控站。

　　作為支撐國家重大航天工程任務(wù)的重要基礎設施，中國深空測控網(wǎng)在短短十幾年間從無(wú)到有，覆蓋率與性能從近乎空白躍升至世界前列，不僅兼具多頻段測控能力，更集測控、數據傳輸等多種功能于一體。它還可兼顧我國月球探測及行星探測，更能在技術(shù)體制上與國際主流的深空任務(wù)測控體制相兼容，利于國際合作與任務(wù)交互支持。

　　出道

　　用“出道即精彩”來(lái)描述中國深空測控網(wǎng)也不為過(guò)。

　　在那段中國航天初涉深空的日子里，坐落于祖國東、西邊陲的兩個(gè)測控站，為千百年來(lái)始終胸懷飛天夢(mèng)想的華夏兒女，一次次刷新了深空測控的“中國距離”。

　　2012年12月13日，在佳木斯、喀什深空測控站的測控支持下，正在執行“拓展試驗任務(wù)”的嫦娥二號探測器，在距離地球約700萬(wàn)公里的深空，與編號為4179號的小行星“圖塔蒂斯”擦肩而過(guò)，完成了人類(lèi)對該小行星的首次近距離光學(xué)成像。

　　2000萬(wàn)公里、5000萬(wàn)公里、6100萬(wàn)公里……嫦娥二號屢破紀錄。與此同時(shí)，來(lái)自探測器的下行信號也越來(lái)越弱。在2014年，探測器下行信號逐漸消失。中國深空測控網(wǎng)“初出茅廬”，測控距離就已刷新至1億公里。

　　2013年12月，佳木斯、喀什深空測控站兩套全新打造的深空測控天線(xiàn)，正式作為參試設備參加嫦娥三號任務(wù)，完成了探測器地月轉移、環(huán)月、動(dòng)力下降、月面工作段的各項測控任務(wù)。受月面復雜環(huán)境影響，第二次休眠前，“玉兔號”月球車(chē)機構控制出現異常。經(jīng)過(guò)佳木斯深空測控站兩天兩夜的“呼喚”，終于在2014年2月12日夜里，“玉兔”被成功“喚醒”，中國深空測控能力再次得到檢驗。

　　我國深空測控網(wǎng)的設計性能指標上限是4億公里，這樣的距離已經(jīng)完全滿(mǎn)足火星探測的需要。

　　然而，中國“牧星人”的志向何止4億公里。2015年7月，在“新視野號”探測器飛掠冥王星進(jìn)行科學(xué)觀(guān)測時(shí)，佳木斯深空測控站成功捕獲探測器信號，最遠跟蹤距離達到47.6億公里。2017年9月，我國深空測控網(wǎng)首次實(shí)現了對“卡西尼號”探測器墜毀土星全過(guò)程的跟蹤測量，為我國實(shí)施后續的更遙遠的自主深空探測任務(wù)，積累了寶貴技術(shù)與經(jīng)驗。

　　2018年，我國相繼發(fā)射“鵲橋”中繼星與嫦娥四號探測器，并于2019年初實(shí)現了人類(lèi)探測器首次月球背面軟著(zhù)陸。剛剛投入使用的海外深空測控站，與國內兩大深空測控站完成組網(wǎng)，中國深空測控網(wǎng)實(shí)現首次全網(wǎng)執行測控任務(wù)。其全網(wǎng)協(xié)同工作、穩定可靠運行、多頻段與多目標聯(lián)合測控等能力，在此次任務(wù)中經(jīng)受住了全面檢驗。

　　今年7月23日，“天問(wèn)一號”在文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射成功。器箭分離10分鐘后，探測器接收到了來(lái)自海外深空測控站的第一聲問(wèn)候。近9個(gè)小時(shí)后，位于喀什、佳木斯的深空測控站也相繼捕獲目標。在后續全任務(wù)階段中，中國深空測控網(wǎng)將持續接收、記錄探測器遙測、數傳數據，并實(shí)施測軌和上行遙控以及干涉測量原始數據的采集記錄與傳輸。

　　此刻，“天問(wèn)一號”正向著(zhù)火星的方向疾速飛去，中國深空測控網(wǎng)也將時(shí)刻陪伴“天問(wèn)一號”走好每一步，走好中國行星探測每一步。

　　前途

　　除去正在“奔火”途中的“天問(wèn)一號”和正在開(kāi)展科學(xué)探測活動(dòng)的嫦娥四號，我國還將陸續實(shí)施中國探月工程四期任務(wù)及后續各項深空探測任務(wù)。

　　隨著(zhù)中國人邁向深空的腳步越走越遠，中國深空測控網(wǎng)的規模和性能也將持續升級，以適應未來(lái)深空測控任務(wù)中更復雜的測控體制、更遙遠的通信距離、更高的深空導航精度等諸多全新挑戰。

　　今年年底前，我國首個(gè)深空天線(xiàn)組陣系統將在喀什深空測控站正式投入使用，并應用于“天問(wèn)一號”任務(wù)中。

　　在后續深空測控任務(wù)中，我們要具備一雙“好耳朵”——用于接收遙遠距離外的微弱信號，更要具備一個(gè)“大嗓門(mén)”——通過(guò)研制大功率發(fā)射機，實(shí)現高速數據的可靠注入，進(jìn)一步提升深空測控網(wǎng)的上行指令發(fā)送能力。

　　除此之外，我國深空測控網(wǎng)，在未來(lái)還可用于高精度時(shí)空基準測量、天體引力場(chǎng)測量以及射電天文觀(guān)測等，為科學(xué)探測和時(shí)空基準測量提供有力支撐。