7月23日，我國(guó)在文昌發(fā)射基地，成功發(fā)射“天問一號(hào)”火星探測(cè)器，開啟了中國(guó)首個(gè)火星探測(cè)任務(wù)。中國(guó)電科39所深空探測(cè)設(shè)備乘風(fēng)破浪保駕護(hù)航。
相比登月所跨越的38萬千米，地球到火星需要跨越幾千萬千米的距離，“天問一號(hào)”探測(cè)器約飛行7個(gè)月，才可到達(dá)火星，此后，著陸巡視器軟著陸于火星表面，在著陸區(qū)附近開展巡視探測(cè)，環(huán)繞器開展為期2年的中繼和遙感探測(cè)。要想從幾千萬千米外接收到清晰準(zhǔn)確的信號(hào)，測(cè)控系統(tǒng)功不可沒。
測(cè)控系統(tǒng)在整個(gè)任務(wù)期間，主要負(fù)責(zé)完成對(duì)探測(cè)器各飛行階段的測(cè)定軌、狀態(tài)監(jiān)視、飛行控制，對(duì)著陸巡視器在火星表面探測(cè)階段的操作控制等任務(wù)。本次任務(wù)的最遠(yuǎn)作用距離達(dá)到4億千米，對(duì)測(cè)控系統(tǒng)提出了更新、更高、更嚴(yán)的要求。
深空探測(cè)領(lǐng)域?qū)σ粋€(gè)國(guó)家大運(yùn)載能力火箭、航天器測(cè)控、遠(yuǎn)程通訊等技術(shù)均提出了很高的要求。39所作為我國(guó)精密天線和跟蹤系統(tǒng)專業(yè)化研究所，成功研制了不同口徑的天線系統(tǒng)產(chǎn)品萬余臺(tái)套。從1985年第一臺(tái)25米口徑天線，到2006年第一臺(tái)40米口徑天線，再到近年內(nèi)研制完成70米口徑天線，39所在大口徑高精度天線領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，積累了深厚的技術(shù)沉淀。
佳木斯、喀什、阿根廷深空測(cè)控站，精準(zhǔn)信號(hào)捕捉發(fā)回的“全能手”。
39所為佳木斯、喀什、阿根廷深空測(cè)控站，提供了所有天伺饋設(shè)備。作為測(cè)控系統(tǒng)的主力裝備，佳木斯深空測(cè)控站是我國(guó)首個(gè)超大口徑深空測(cè)控站，可為月球二期、三期探測(cè)，火星探測(cè)以及后續(xù)深空探測(cè)任務(wù)提供測(cè)控通信支持。在本次火星探測(cè)任務(wù)中，最遠(yuǎn)距離達(dá)到4億千米，意味著火星探測(cè)器發(fā)出的下行信號(hào)到達(dá)地球時(shí)已極其微弱，如何捕捉到精準(zhǔn)信號(hào)，佳木斯深空測(cè)控站作用極其重要。66米大口徑天線，好比一個(gè)靈敏度極高的“聽診器”，負(fù)責(zé)在外太空噪聲中尋找并捕獲探測(cè)器信號(hào)，并解調(diào)出探測(cè)器供電、溫度、儀表工作狀態(tài)、科學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)等各種參數(shù)。當(dāng)探測(cè)器到達(dá)火星后，配有10kw連續(xù)波超大功放的佳木斯深空測(cè)控站好比一個(gè)作用距離極遠(yuǎn)的“遙控器”，將地面的指令發(fā)送給探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)探測(cè)器變軌、打開太陽(yáng)能帆板、著陸巡視器的軟著陸、試驗(yàn)儀器的控制等。此外，佳木斯深空測(cè)控站還可以起到“數(shù)據(jù)高速公路”的作用，實(shí)現(xiàn)圖像等數(shù)據(jù)的傳輸，接收并解調(diào)著陸巡視器拍攝的火星表面的圖像數(shù)據(jù)等。
39所佳木斯66米天線
39所阿根廷35米天線
亞洲最大單口徑全可動(dòng)天線，高質(zhì)量、高可靠信號(hào)回傳的“收發(fā)機(jī)”。
我們都知道，地火最遠(yuǎn)距離約為地月距離的1000倍。發(fā)射信號(hào)的衰減與距離的平方成正比，相同發(fā)射功率的信號(hào)到達(dá)地球?qū)⒎浅Ｎ⑷?，而增大地面接收天線的口徑，也就是接收面積，是提高信號(hào)信噪比的基本途徑。為實(shí)現(xiàn)我國(guó)首次火星探測(cè)工程來自4億千米距離之遙的微弱信號(hào)數(shù)據(jù)接收，39所承擔(dān)了70米天線（GRAS-4）高性能接收系統(tǒng)，該系統(tǒng)建成后將成為亞洲最大的單口徑全可動(dòng)天線，能夠大幅度提高我國(guó)深空探測(cè)下行數(shù)據(jù)的接收能力，在提高天線效率的同時(shí)減少了系統(tǒng)噪聲，提高了抗干擾能力，具備穩(wěn)定接收微弱人造數(shù)據(jù)信號(hào)和感知極微弱宇宙自然天體輻射電磁波等功能。它將同已建成的北京密云站GRAS-1天線（天線口徑50米）和GRAS-3（天線口徑40米），云南昆明站GRAS-2天線（天線口徑40米）成為探索宇宙奧秘的“‘順風(fēng)耳’天線四兄弟”，為完成我國(guó)首次火星探測(cè)工程任務(wù)以及后續(xù)的深空探測(cè)任務(wù)提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
39所天津武清70米天線效果圖
此外，39所還承擔(dān)了我國(guó)首個(gè)深空探測(cè)天線陣4臺(tái)35米波束波導(dǎo)天線系統(tǒng)的建設(shè)，可為地面與星際探測(cè)器之間建立高質(zhì)量、高可靠的射頻通道，完成數(shù)據(jù)接收任務(wù)，可服務(wù)于我國(guó)探月和火星探測(cè)工程，助力我國(guó)在深空探測(cè)領(lǐng)域進(jìn)入世界先進(jìn)行列。
39所喀什35天線組陣