7月23日，長征五號遙四運載火箭在中國文昌航天發射場點火升空，實施我國首次火星探測任務
7月23日，長征五號遙四運載火箭在海南文昌發射場將火星探測器“天問一號”成功送往太空，踏上國人滿載期望的火星探測之旅。54所著力提升深空測控能力，“編織”更加靈敏而密實的深空探測網，為火星探測任務全過程提供堅實的技術保障。
據悉，這是我國第一次向火星發射探測衛星，也是長征五號系列運載火箭首次應用性發射，是我國運載火箭首次執行地球-火星轉移軌道發射任務。
火星探測工程是我國繼載人航天工程、探月工程之後又一個重大空間探索項目，也是我國首次開展的地外行星空間環境探測活動。本次發射，將實現火星環繞、著陸和巡視探測三大任務，獲取火星探測科學數據，正式邁出我國行星探測的第一步。
54所技術人員積幾十年之功，在護航載人航天工程和探月工程之後，再次技術擔當，為我國火星探測任務繼續貢獻自己的力量！
為你指路，護你出征：控好“天問”風箏線
我國是全球首個在第一次火星探測中就完成“繞、落、巡”三項任務的國家。“天問一號”任務重大並被寄予了深切的厚望。深空測控系統貫穿三項任務全過程，是我們控“天問”的風箏線，也是我們看火星的千里眼和順風耳。54所“天問一號”任務測控系統總師耿虎軍介紹，在本次火星探測任務中，“我們研製的多型測控系統，在探測器發射、火星環繞、著陸和巡視探測各個階段，執行地面遙控、遙測、高精度的目標導航、數據接收等任務，為首次火星探測提供堅實測控和通信技術保障。”
“火星距地遙遠，傳統的GPS和北斗等導航手段對於遙遠的探測器來講已經無能為力，而地面深空站可以為她提供精密的測量與導航服務，保障天問一號按照預定的軌跡升空，並實現其環繞火星、著陸及開展巡視探測等一系列活動。能否做到精準的目標導航，是任務成功的重要前提。”耿虎軍說。
在任務的全過程中，散步在廣袤大地上的一個個深空測控站，通過這張看不見的“深空測控網”，將一條條命令及時準確地送達遠在上億公里之外的探測器上，精準執行軌道轉換、著巡器與環繞器分離、火星著陸等任務所需的遠程控制；高性能接收探測器獲得的火星圖像、火星形態結構等科學數據，同時接收探測器發回地球的遙測信息，全程掌控任務設備狀態，併為任務提供數據支持。
當天問一號正式著陸，並在火星表面開展巡視探測後，54所研製的喀什深空測控站將在未來三年的任務時段內，持續對“天問一號”系列探測器進行長期管理，為任務提供每天大於12小時的高可靠的遙控、遙測、數據接收和精密導航支持。
▲54所技術人員正在某測控站點進行設備檢視
為天問一號研製我國首個35米深空探測天線陣
54所作為設備總體單位，主持了喀什4套35米天線組陣系統的研製建設。“這套系統，為火星探測任務而研製，也是我國首個35米深空探測天線陣，它可以實現對遠在4億公里以外的火星探測器進行極高靈敏度的微弱信號組陣接收。”耿虎軍指出，它的研製，為未來我國走向更深遠的太空提供了雄厚的測控技術儲備。
在廣袤的星際空間，探測器距離地球會非常遙遠，這導致地面站接收到的信號極其微弱。54所通過組陣技術，將4套35米天線進行組陣合成，可以將多個天線接收到的微弱信號匯合起來，能夠極大地增強地面系統的接收能力。據悉，這套系統，達到了等效口徑66米的接收效果，“以較小的成本代價和最優的性價比，滿足了深空任務的數據接收需求。”
54所技術人員精益求精，通過擴展組陣系統中的天線單元數量，用最簡易的方法，實現了系統整體性能提升。該組陣系統建設突破了不少關鍵技術，採用高性能的實時及事後多天線信號組陣合成算法，通過多天線系統的綜合資源調度以及任務管理，實現天線單元間高同步高精度的時頻信號分發以及數字化採樣，從而為接收“天問一號”探測器傳回的微弱信號提供高質量服務。
▲為天問一號任務新研製的35米天線
適應性改造：讓已有測控設備“舊貌換新顏”
在“天問一號”火星探測任務中，我國第一代深空測控網的喀什35米多頻段深空測控站作為主幹力量，為任務提供強大的測控保障。
54所作為設備總體單位，為探月工程研製的喀什35米深空測控系統，在本次任務中的地火軌道轉移、行星際巡航以及火星捕獲的多個關鍵測控弧段，繼續發揮著不可替代的關鍵作用。“本次火星探測任務狀態複雜，要經歷地火轉移、繞、落、巡等多個階段，測控距離遙遠，天問一號最遠探測距離達4億公里以上，測控弧段長，接收的信號極其微弱，同時伴隨很高的頻率動態變化，為滿足這些需要，我們對喀什深空測控系統進行了適應性改造。”54所某測控系統總師閆玉巧指出。
“天問一號”火星探測器成功進入地火轉移後，喀什深空站將為其提供全程測控支持，近七個月的地火轉移時間，對深空測控系統是前所未有的考驗。針對火星探測的任務特點，54所技術人員刻苦攻關，通過艱苦的改造工作和大量針對性測試工作，大大提升了系統精細的頻率步進等能力。
作為地面測控系統的重要組成部分，監控分系統是整個地面探測系統的“大腦”和“指揮中樞”，是關聯發射、接收、數據處理等各分系統的紐帶。“高效的監視控制功能、友好的人界操作界面、高智能的自動判別自動控制功能，事關整個任務的成敗。”該系統的軟件負責人及副總設計師朱志青說，54所技術人員針對火星探測任務實施週期長、模式複雜等特點，對系統監控軟件進行了相應的適應性改造，增加多場景的任務參數設置，實現了多場景任意設置、多參數優化組合、多模式快速切換，增加相關狀態的時間趨勢圖顯示和關鍵狀態變化的聲光告警功能，大大提升了監控分系統的效率、穩定性和可靠性，真正實現了系統任務的“有人值守，無人操控”。
這些改造，使系統完全滿足了天問一號任務的各項需求。
▲54所技術人員正在進行設備調試
為保證火星探測任務順利進行，54所派出精幹技術人員，前往多地進行技術保障。更多的技術人員在家裡，密切關注任務進展情況，準備隨時為前方提供技術支援。
文章來源：中國電科五十四所
記者：莊芳；通訊員：馬朝霞
執行主編/孫戰海 責編/莊芳 校對/田廣興
