“四川造”如何护航“天问二号”行星探测？

封面新闻记者 边雪

5月29日1时31分，我国天问二号探测器在西昌卫星发射场成功升空，踏上征途，揭开崭新的行星探测任务序幕。

摄影：郭文彬

与首次造访火星的天问一号相比，天问二号计划通过一次发射完成多项探测任务，包括对近地小行星2016HO3伴飞、取样和返回，以及对主带彗星311P开展伴飞探测，整个任务周期长达9年半，这也将是中国航天史上任务周期最长的一次任务。其中，小行星2016HO3被称为地球“准卫星”，稳定运行于地球轨道附近。主带彗星311P是运行在火星和木星轨道之间小行星带中的小天体。

瞄准主要探测目标，天问二号的“探星”之旅并不容易。在发射、转移、伴飞、着陆、返回等惊险旅程中，中国电子科技集团公司第十研究所（以下简称“十所”）发挥着重要作用，为我国航天工程保驾护航。

主力测控站点 “精测妙控”天问二号

在发射阶段，十所牵头研制的陆海天基测控通信系统，构建了新一代综合化测控体系，负责对航天器进行轨道测量、遥测遥控和数据传输，是航天器升空后与地面的唯一联系，就像放风筝的风筝线，因此也被大家称为航天器的“生命线”。

探测器入轨后，就需要用到十所承研的佳木斯66米深空测控站。这一重要测控站点是本次任务中测控通信系统最耀眼的“明星”之一，继参与前期嫦娥系列任务和“天问一号”任务后，再次扛起大梁。

佳木斯66米深空测控站作为主力测控站点，在其他陆海测控站的配合下，发挥着超强“听诊器”“遥控器”等作用，为天问二号进行轨道和导航控制，使航天器完成调整姿态、轨道修正、点火制动等动作，着陆小行星提前注入指令数据，并进行探测器及其载荷的数据接收。此外，深空测控站还要完成双向测量，包括对探测器径向速度和距离的测量。

面对如此复杂的任务需求，为进一步提高测控站通信性能，十所团队采用66米口径的巨型抛物面天线和多项关键技术确保天线不仅增益高，并且指得准。在接收链路设计中采用超低温冷却的放大器，尽可能降低噪声，提升信噪比。同时升级基带信号处理设备，对信号进行稳定可靠的跟踪解调和高编码增益信道译码处理，从而达到对天问二号的“精测妙控”。

解决多个挑战 全力以赴确保任务万无一失

本次任务中，相比天问一号伴飞火星4个月，天问二号将伴飞小行星2016HO3约7个月。更长的伴飞时间对测控设备稳定性的要求更高，要保证能实时接收到数据，信号、指令得以向上发送、数据得以向下传输。

同时，天问二号任务操作更加复杂，包括降落、取样、返回等环节，对地面通信系统要求更高。

比如，当天问二号运行至任务后期，探测器距离地球很远，信号很弱，数据传输速率远低于天问一号任务中探测器着陆火星后的直接对地通信数据速率，这对地面信号接收能力提出了更高要求。团队成员运用一系列先进的信号与信息处理技术来满足任务需求，如通过极窄带宽高阶锁相环设计进行信号相位跟踪和相关解调等。

除此以外，此次任务还将采用不同于以往任务的测距体制。该项测距能力适用于深空远距离测控场景，能够充分利用信号功率，降低距离捕获时间，契合本次任务的需求，在此前的星地对接试验中也进行了充分的验证。

据工作人员介绍，去年9月到11月，十所团队配合测控通信系统与探测器之间进行了星地正样对接试验，旨在通过试验确认地面测控通信系统与探测器之间信号接口的匹配性，确保正式任务的顺利实施。在任务正式开始之前，团队协同地面测控通信系统有条不紊地持续检查地面系统和设备状态，准备处理预案等。

稳如泰山 几十年如一日地守护

作为发射任务中的“老面孔”，十所研制的外安设备、T0控制台和时统设备一如既往地表现优异。

在长征三号乙遥一一〇运载火箭上，十所研制的脉冲相参应答机与地面系统协同完成火箭飞行的测速、定位，对运载火箭全程实时航迹测量，并判断飞行是否正常，直到火箭与航天器分离，提供精准的外测数据，承担着运载火箭“眼睛”的功能。

封面新闻记者了解到，十所还为发射场系统配备了T0控制台和时统设备，其中T0控制台是发射中心控制发射点火T0时刻的关键设备，可用于获取火箭起飞触点信号，向发控中心、指挥中心以及测控系统提供发射的倒计时、反馈运载火箭的点火时刻和起飞时刻。时统系统则是发挥了“对表”的作用，以3000年不差1秒的精度，为分散在各地的用户设备进行“精准同步”，提供标准时间和频率信号。