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能:跟蹤、遙測、遙控。

跟蹤指的是用地面天線,瞄準航天器的軌道,實時測量出航天器軌道的位置、速度和方位角等引數。

遙測是將航天器上各分系統的工作狀況報告給地面。

遙控是指地面根據遙測發回地面的資料,?分析、判斷後,傳送相應的命令,指揮航天器的行動。

在繞月探測工程中,測控系統的主要任務是負責運載火箭發射和衛星飛行任務期間的軌道測量、遙測監視、遙控操作、飛行控制以及衛星探測計劃的實施與操作管理等任務,並透過高精度的測定軌道,為地面應用系統處理科學資料提供軌道資料保障。測控系統實際上是一套航天測控網。

迄今,我國已發射了近百顆人造地球衛星,絕大部分衛星距離地面在萬千米以內,極少數衛星離地面最遠距離也不過萬千米,也就是說我們的天韁最長只有萬千米,屬於“短韁”的範圍。

而在繞月探測工程中,“嫦娥一號”衛星最遠要飛到距地球44萬千米處,是地球同步軌道衛星距地面距離萬千米的十幾倍,這樣長程的“遠韁”我國從未嘗試過。如何追蹤、呵護、控制好嫦娥,是整個繞月探測工程中的難點和關鍵。這道難關不突破,嫦娥就無法找到月球軌道的入口;即使奔月成功,我們也根本不知道她在何處、幹了些什麼。如果測控系統不到位,那麼發射衛星所做的一切,都等於前功盡棄,花費了無用之功。

“嫦娥一號”奔月的路線圖是這樣的:長征三號甲運載火箭將衛星送入近地點高度200千米、遠地點萬千米、軌道傾角31度的大橢圓軌道。在此後的5天左右時間內,衛星將?過4次變軌,使得飛行軌道的遠地點接近40萬千米,進入奔向月球的軌道—地月轉移軌道。在地月轉移軌道上,衛星?過2~3次中途軌道修正後到達月球附近。再?過3次近月點減速,以確保其順利被月球引力捕獲,準確進入高度為200千米的繞月探測軌道。

如此遙遠的距離給“嫦娥一號”的測控帶來了極大的困難。

困難之一:通訊訊號弱。眾所周知,無線電訊號強度與距離的平方成反比,也就是說測控距離增加一倍,訊號強度就衰減3/4。“嫦娥一號”的測控距離是普通衛星的10倍以上;要想收到它的資訊,地面接發訊號的雷達天線就要做得很大。目前,我國航天測控系統最大的天線直徑是25米,而國外用來深空探測的是由一系列直徑70米的天線組成的面積近4000平方米的天線陣。

困難之二:訊號傳輸慢。無線電波以每秒30萬千米的光速傳播,地球至月球的單程時延為35秒,相當於我們說完話後,35秒後對方才能聽見。這種時延造成了在探月過程中幾乎很難做到實時響應,這對於準確測控來說就顯得實在太慢了。

困難之三:無法連續測控。由於地球自轉的影響,為保證地…月轉移軌道及月球軌道24小時連續觀測,必須在全球佈設?度上相距120度、範圍在北緯和南緯29度以上地區至少三個地面站,每個站可連續觀測8小時,我國本土陸地面積東西橫跨為5000千米,在?度上跨度僅為62度,緯度距離為52度,因而在我國國土上建幾個深空測控站,觀測效果只相當於一個站。由於地球的自轉,單個地面站可連續跟蹤的弧段最多隻能達到15小時。要實現全天時的觀察需要,需要在全球布站或開展國際合作。

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萬里嫦娥一線牽(2)

困難之四:高精度導航困難。近地衛星可以使用的高精度導航手段(如GPS導航技術),在深空測控通訊中主要依靠傳統的多普勒測量和距離測量手段。隨著目標距離的增大,角度測量誤差所引起的導航誤差也很大。真可謂“失之毫釐,謬以千里”。

在工程

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