專家詳解“嫦娥二號”五大系統(tǒng)最新關(guān)鍵技術(shù)(3)

　　測控系統(tǒng)：將牽引“嫦娥”和“月宮”親密接觸

　　嫦娥二號測控系統(tǒng)總設(shè)計師錢衛(wèi)平介紹，由于月球和地球的時空關(guān)系，嫦娥二號的發(fā)射窗口非常受限，只有10月1日、2日、3日，每天只有30多分鐘的窗口，其精度要求非常高。

　　嫦娥二號進(jìn)入環(huán)月軌道后，將擇機(jī)進(jìn)入100公里×15公里的橢圓軌道。這對測控技術(shù)是一次嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

　　錢衛(wèi)平說，月球上的高山和溝谷與地球大體相似，最高的山達(dá)到萬米以上，要在距月球15公里的高度飛行，對測控精度要求非常高。同時，當(dāng)衛(wèi)星飛至月球背面時，地面無法監(jiān)視其狀態(tài)，若控制不好，便存在撞月的危險。此外，月球上的質(zhì)量分布并不均勻，有些地方引力小，有些地方引力大，這也對控制技術(shù)提出了很高要求。

　　他表示，確保嫦娥二號任務(wù)萬無一失，研究人員預(yù)設(shè)了火箭入軌異常、變軌未能實(shí)施或滯后實(shí)施、發(fā)動機(jī)故障等共106種預(yù)案故障模式，并制定了153種故障處理對策。

　　試驗(yàn)X頻段測控技術(shù)，這是嫦娥二號的重要使命之一。

　　探月工程總設(shè)計師吳偉仁介紹說，我國現(xiàn)在的衛(wèi)星大多數(shù)在地球周圍轉(zhuǎn)，最高軌道是36000公里，也就是地球的同步軌道，這種軌道用S頻段測控就可以了。如果進(jìn)入深空，包括月球探測，以及將來的火星探測、金星探測，就要用X頻段。他表示，本次任務(wù)是第一次使用X頻段，其傳輸速率更高，測定的精度也更高。

　　對于兩種頻段的區(qū)別，錢衛(wèi)平作了矢量化的描述。他說，過去所用的S頻段的頻率在2G左右，X頻段則達(dá)到8G。X頻段測控系統(tǒng)在測控靈敏度、測角技術(shù)、測距技術(shù)上都有新的改進(jìn)和提升，可以在很大程度上提升測控的精準(zhǔn)度。

　　衛(wèi)星升空約1個月，將傳回比過去更加清晰的月球圖片。錢衛(wèi)平說：“如果把嫦娥一號拍出的照片比作是看黑白電視，嫦娥二號拍出的照片就相當(dāng)于看高清頻道，甚至更好。”而要獲得高清圖片，也對測控技術(shù)提出了更高要求，必須進(jìn)行長時間行頻或地速數(shù)據(jù)注入，并提供28小時和52小時軌道預(yù)報。

　　地面應(yīng)用系統(tǒng)：將比嫦娥一號任務(wù)面臨更多挑戰(zhàn)

　　“嫦娥二號任務(wù)和嫦娥一號運(yùn)行的模式一樣。但也存在許多新的變化。”地面應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計師李春來說。

　　有效載荷的變化是嫦娥二號的重點(diǎn)之一。他介紹，嫦娥一號有效載荷是8種，嫦娥二號則為7種。雖然嫦娥一號原有的干涉成像光譜儀被取消，但嫦娥二號的激光高度計、X射線譜儀等都得到了適應(yīng)性改造，實(shí)際功能更精細(xì)更先進(jìn)。此外，嫦娥一號是到月球近月軌道才打開有效載荷，而嫦娥二號有效載荷則是一邊奔月一邊展開，以便更好地探測地月空間環(huán)境。

　　隨著有效載荷的變化，嫦娥二號數(shù)據(jù)接收任務(wù)也將發(fā)生重大改變。在嫦娥一號任務(wù)中，衛(wèi)星在地月轉(zhuǎn)移軌道，地面應(yīng)用系統(tǒng)沒有數(shù)據(jù)接收任務(wù)。而嫦娥二號衛(wèi)星發(fā)射的第二天起，就開始有數(shù)據(jù)接收任務(wù)。

　　同時，由于嫦娥二號搭載的相機(jī)分辨率從此前的120米一下提高到7米，這給數(shù)據(jù)傳輸帶來了很大壓力。李春來表示，研究人員為此對地面數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)進(jìn)行了針對性改造，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。數(shù)據(jù)接收碼速率將從3兆/秒提高至6兆/秒。在任務(wù)過程中，還將試驗(yàn)更高的數(shù)據(jù)接收速度。

　　“大家開玩笑說，地面系統(tǒng)是‘嫦娥’最長的長工。”地面應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計師劉建忠笑言。

　　他介紹說，地面應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)包括組織制定科學(xué)目標(biāo)，作為工程總體方案的輸入條件；負(fù)責(zé)衛(wèi)星有效載荷在軌運(yùn)行管理；制定衛(wèi)星的探測計劃；接收衛(wèi)星傳回的科學(xué)數(shù)據(jù)；完成探測數(shù)據(jù)的存儲、歸檔、備份和依權(quán)發(fā)布；進(jìn)行科學(xué)數(shù)據(jù)的處理、解譯、應(yīng)用和研究；進(jìn)行月球探測的科學(xué)普及和宣傳。這些任務(wù)從工程實(shí)施前就開始進(jìn)行，一直到工程結(jié)束后，還將持續(xù)很長時間。

　　劉建忠將整個數(shù)據(jù)處理過程形容為“閉環(huán)”。他說，首先是利用各種探測儀器和有效載荷來獲取月表的信息，通過光電系統(tǒng)和記錄器，把它們存到星上的設(shè)備里，這是數(shù)據(jù)信息獲取的過程。數(shù)據(jù)獲取后，衛(wèi)星通過X波段的發(fā)射機(jī)向地面?zhèn)鬏敚�由地面的兩個接收天線進(jìn)行放大，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和記錄。處理后得到裸數(shù)據(jù)，即測量值，就是真實(shí)的物理量。這時還要進(jìn)行定位，了解這個數(shù)據(jù)在月面的什么位置上。有了定位信息和物理量以后，就可以進(jìn)行月面上的科學(xué)反演。“整個過程實(shí)際上是信息獲取，星上處理、傳輸和數(shù)據(jù)接收預(yù)處理，最后到科學(xué)反演的一個閉環(huán)。最后反映的就是我們對月面的認(rèn)識。”(本報西昌9月30日電)