出品：科普中國
製作：太空精釀
監製：中國科學院計算機網絡信息中心
2018年5月21日，人類首個地球-月球背面信號中繼衛星鵲橋號由我國成功發射。但在此之前，遠望6號航天測量船早在5月5日就提前出發前往預定海域，而遠望7號則是在完成5月3日發射的亞太6C衛星任務後直接前往預定海域。
可以說，這座地月之間的“鵲橋”，是地面測控站、海上測控站（遠望號）和鵲橋號中繼衛星，共同搭建而來的。
而如果大家留意航天發射新聞，“遠望X號”的名字幾乎出現在每一個航天發射任務中，這個神秘的名字背後，到底是什麼呢？
海上航天測控船的必要性
任何一個火箭和航天器，都離不了航天測控：一方面監測它飛到哪裡，狀態如何；另一方面控制它下一步的動作，要去哪裡，怎麼去？
在火箭發射階段，地面測控站能保持地面與火箭的有效通訊，甚至可以實現國境內幾個測控站的接力。但是火箭大概只需要10分鐘就可以把航天器送入太空，早就遠離大陸飛到海上，航天器運動速度高達7.8千米/秒，聲速的20倍以上！
對於絕大多數航天發射任務而言，它需要的指令還遠遠沒有結束。比如多級火箭的分離和點火指令（發射鵲橋號的長征四號丙火箭有三級）、多次複雜軌道機動（亞太6C需要從200多千米高一直爬升到36000千米高）、火箭上面級工作（遠征二號多次點火把兩顆北斗衛星送入不同位置）、航天器本身動作（打開太陽能帆板、各儀器上電、數據和指令下傳上傳等）。
仿真：以楊利偉飛行的神舟五號飛船為例，21小時飛船星下點軌跡圖。顯然只有本土測控站遠遠無法滿足需求
即便在正常飛行狀態下，地球在自轉，航天器運動速度也很快，例如神舟飛船和天宮之類航天器軌道較低，大量操作遠離我國本土。這些都需要把握住稍縱即逝的機會，不可能完全依賴本土的陸地測控站。
為解決這個問題，海上可移動測控站的意義，不言自明，世界各國都有相應的建設。
遠望號航天測量船
在這種需求情況下，遠望號測量船幾乎伴隨著我國航天起步，最早的一艘為遠望1號，早在1977年就順利下水入列，而最新的遠望7號在2016年下水入列。
遠望得名於葉劍英所創、毛澤東手書的七律詩《遠望》，船體上的字也是真跡而來。無論是對於偉人的紀念意義，還是遠望字面的意義，用來描述這幾艘“千里眼、順風耳”都再恰當不過。
7艘遠望號大合影！（圖源：中國軍網、央視、我們的太空微博）
遠望號家族大體上分為“三代半”，70年代的1號和2號，90年代的3號和4號，00年代的5號和6號，10年代的7號。它們的複雜和先進程度隨著我國航天事業的快速發展很快提升，截至遠望7號已是世界頂級水平。
其中，早在1977年就服役的遠望1號和2號從2010年起已不再擔任實際任務，攜帶著十餘項一、二、三等功光榮退休，從事紀念、科普教育和衛星任務管理工作。由向陽紅10號科考船改造而來的遠望4號也已經功成身退。
目前的主力是遠望5、6、7號和老驥伏櫪、兢兢業業工作23年的3號。
遠望號火箭運輸船
但遠望家族還在近年擴充了新成員。2016年，中國文昌航天發射場投入使用，它有幾個重大優點：
· 最靠南。絕大多數火箭都是自西向東發射，這裡能最大限度藉助地球自轉速度（距離赤道越近越快），最大限度提高火箭運載能力；
· 殘骸落區。東部和南部都是大洋，不存在火箭發射階段殘骸（助推器、火箭一級、整流罩）掉落問題，不存在潛在的危害；
· 海上運輸。傳統的三大發射場，酒泉、太原和西昌都需要面臨陸路運輸的隧道問題，所謂的馬屁股決定了火箭直徑：馬屁股決定了鐵路寬度，鐵路寬度決定了隧道直徑，隧道直徑決定了允許通過的火箭最大殼體直徑。而經由海運就完全不存在這個問題。
文昌發射火箭最重要的一環，海上運輸，就由2013年剛投入使用的火箭運輸船遠望21和22號完成。由於是完全不同功能的運輸船，它們的編號自然不應沿用1到7的傳統編號，而是從20系列重新開編。
我國最新的長征火箭家族主力，長征七號和“大胖子”長征五號（最寬直徑已經升至5米），就由遠望號從天津搬到文昌。
遠望號到底能做什麼？
前文提到，測量船主要負責航天測控，運輸船主要負責大型火箭海上運輸。
· “巨無霸”遠望號
遠望號所有船舶隸屬於中國衛星海上測控部，本文將它與目前經常出鏡亮相的我國大型艦艇對比（均是公開信息，各型號排水量數據來自互聯網）。
遼寧號航空母艦是中國最大的軍用船舶，304.5米長、滿載6.75萬噸排水量。在此之前，我國最大的戰鬥船舶是井岡山船塢登陸艦，210米長，滿載2萬噸排水量；而最厲害的國防利器，是剛下水的055型導彈驅逐艦，南昌艦，183米長滿載1.35萬噸滿載排水量；非戰鬥船舶中，最大的是撫仙湖號綜合補給艦，171米長，1.5萬噸的滿載排水量。遠望7號測量船與它們對比如下：
可以明顯看到遠望的體量幾乎僅次於遼寧號。當然，能力越大，責任就越大，遠望更是如此，它龐大的身軀，主要由於它肩負著太多的責任。
· 多功能的遠望
遠望號能實現的功能和自身能力，遠超大家想象的。對航天器測控遠超“千里眼，順風耳”這麼簡單，不同星上設備適合的發送機制不同，還要考慮將收到的信息與位於我國本土的飛控站溝通，甚至經由天上的通信衛星和中繼衛星進行，因而測量船往往需要覆蓋不同頻段的通信需求。
大家應該還有一些中學電磁波基本知識，從頻率上說，測量船需要滿足無線電廣播（MHz級別）、火箭測控L/S/C（1-8 GHz）頻段、航天器通信C/X/Ku/K/Ka（4-40 GHz）乃至Q/U/V/E/W（30-110 GHz）甚至更高，如今頻段以THz計的激光通信也已日趨成熟，自然都需要遠望號身兼數職。每一個都意味著需要揹負對應的天線甚至陣列，它們彼此還需要隔開距離，避免信號干擾。
考慮到它還要有極其精密的導航定位系統，自給長期海上工作能力，氣象勘查能力，惡劣環境抗壓能力等，一艘船如此之大也很正常了。
此外，為保證足夠的覆蓋範圍，遠望通常需要2艘甚至更多同時出海。
· 遠望號工作範圍？
毫無疑問，遠望號需要在發射任務前提前出發，前往目標海域。不同航天器測控需求不同，但飛得低的需求最大，例如我國早期的神舟飛船任務，往往需要3-4艘遠望同時出發前往太平洋、印度洋甚至大西洋參與測控。楊利偉2003年執行中國首次載人航天任務神舟五號時，彼時在役的遠望1（日本海）、2（南太平洋）、3（南大西洋）、4（印度洋）全部出發。
這張楊利偉在太空中展示中國國旗和聯合國旗的圖片，就由遠望4號從印度洋傳回。（圖源自水印）
總體上，由於我國的載人航天任務都在南北緯42.5度（國際空間站通常在51.5度），高軌任務（北斗，風雲三，通信衛星等）對地可視範圍很大，遠望號通常只活躍在南北緯60度區間內，足夠滿足需求。
遠望依然不夠，還需要天鏈
想必大家也可以想到：遠望號畢竟只是茫茫大洋上的“點”，覆蓋範圍依然有限，即便所有遠望同時出發也不可能實現全球無死角覆蓋。即便遠望已是水上巨無霸，但依然很難有完全超越大型地面測控站的能力，地面測控條件還要好的多。
因此，遠望不可能輔助實現24小時航天器測控。對於天地通話而言，更是困難。還以楊利偉為例，彼時他只能在飛到中國附近衛星測控站時才能與地球聯繫，無論是跟國防部長通話還是跟家人問候，一次大概5分鐘就必須草草結束。
王亞平授課是通過天鏈一號系統（圖片改編自中新網）
而到了2013年神舟十號，王亞平就已經能在太空中實現51分鐘的太空授課，期間飛船繞了地球大半圈。到了神舟十一號，景海鵬和陳冬已經能看地面電視直播。
他們依賴的就是我國覆蓋全球的四顆信號中繼衛星，天鏈一號，它是世界第二個能實現全球覆蓋的中繼衛星網絡（另一是美國）。天鏈一號由四顆衛星組成，待在36000千米的高空，構建了天基中繼衛星網絡，極大彌補了地面和海上測控站的不足。
因而，我國目前擁有地面、海上（遠望）、天上（天鏈）乃至遠達月球（鵲橋號）的複雜航天器測控服務網絡，這個龐大的網絡，共同在幕後支撐起了我國航天的快速發展。
某次任務時長期出海並在海上度過春節的遠望6號（圖源：我們的太空微博）
由於航天測控任務動輒持續幾十天乃至數月時間，遠望人為了完成使命，也長期處在大海上漂泊的狀態，付出的艱辛和努力遠超大家想象。
（非常感謝【@我們的太空微博】提供的圖片資料）
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