天問二號成功發射！“四川智造”如何保駕護航？

5月29日凌晨1點31分，在四川西昌衛星發射中心，長征三號乙運載火箭成功發射天問二號探測器，我國邁出小行星探測第一步。

5月29日，天問二號探測器在西昌衛星發射中心成功發射。此次任務將通過一次發射，實施近地小行星2016HO3伴飛、取樣、返回以及主帶彗星311P伴飛探測等多項任務。

其中，小行星2016HO3是人類發現的第一顆地球準衛星，它不是地球的天然衛星，也不屬于典型的近地小行星，而是一顆軌道參數與地球幾乎相同的繞太陽公轉的小行星。

瞄準主要探測目標，天問二號的“探星”之旅并不容易。在伴飛、著陸、返回等旅程中，“四川智造”將如何為其保駕護航，確保信息的高效接收？記者第一時間采訪了參研專家。

“四川智慧”保駕護航，“精測妙控”天問二號

與天問一號相比，這次天問二號任務有何不同？

專家介紹，本次任務最大的特點是執行雙任務，且到2034年才結束，任務持續時間長達9年半，這也將是中國航天史上任務周期最長的一次任務。

具體來說，任務涉及火箭發射、探測器入軌、軌道轉移、探測器著陸、探測器采樣和返回等環節，由運載火箭、發射場、探測器、測控通信和地面應用等多個分系統來保障執行。

其中，在川央企中國電子科技集團公司第十研究所（以下簡稱中國電科十所）深度參與，負責測控通信分系統中重要地面測控站——佳木斯66米深空站的研制建設。

具體來看，首先在火箭發射階段，需要地面對探測器持續接力跟蹤，監測探測器入軌姿態是否正常等。“大家從直播中聽到的‘遙測信號正常’‘跟蹤正常’，說的就是這個階段。”中國電科十所航天測控設計師盧歐欣說，從這個階段開始，十所研制的測控系統便參與到任務中來。

在探測器入軌后，就需要用到外形酷似一口“大鍋”的佳木斯66米深空站。這一重要測控站點是任務中測控通信系統里最耀眼的“明星”之一，繼參與前期嫦娥系列任務和“天問一號”任務后，再次扛起大梁。

盧歐欣介紹，佳木斯66米深空站作為主力測控站點，在其他陸海測控站的配合下，發揮著超強“聽診器”“遙控器”等作用，為天問二號著陸小行星提前注入指令數據，進行軌道和導航控制。

比如在上行通信時，它向探測器發送遙控指令，讓其完成調整姿態、軌道修正、點火制動等動作；下行通信的時候，進行遙測數據傳輸，除了探測器平臺自己的健康數據，還有其搭載的載荷數據、相機和紅外設備等數據，同時還要完成雙向測量，包括對探測器徑向速度和距離的測量。

那怎么辦？答案不外乎提高通信性能。為此，中國電科十所團隊從多方面努力——

首先是高增益天線，也就是通過增大天線口徑來提升信號接收增益，同時保證天線的高精度指向。因此，佳木斯深空站采用了66米口徑的巨型拋物面天線和多項關鍵技術，確保天線不僅增益高，并且指得準。

其次在接收鏈路設計中，要盡可能降低噪聲，提升信噪比（備注：信號與干擾加噪聲比是指接收到的有用信號的強度與接收到的干擾信號的強度的比值），這也是深空通信要解決的核心問題之一。“為了把接收系統的噪聲溫度降至極低，我們采用了超低溫冷卻的放大器。”盧歐欣說。

此外，還要對信號進行穩定可靠地跟蹤解調，這就需要用到基帶信號處理設備。比如，研究人員運用極窄帶寬高階鎖相環技術，進行信號相位跟蹤和相關解調；利用高編碼增益信道編譯碼技術等，提升低信噪比下的解調性能。

解決多重挑戰，全力保證任務萬無一失

本次任務中，值得注意的是，相比天問一號伴飛火星4個月，天問二號將伴飛小行星2016HO3一年。

在專家看來，這是因為這顆小行星是國際公認的具有獨特性的小行星，2016年才被發現，此前人們都不太了解，因此需要探測器更長時間的伴飛，持續傳回高分辨率圖像。

然而，更長的伴飛時間帶來更大的挑戰。

“這十分考驗測控設備的穩定性。”盧歐欣解釋，也就是要保證測控設備能實時接收到數據，信號、指令都發送得上去，同時數據也能傳得下來。

同時，任務操作復雜度也更大了，包括降落、取樣、返回等環節，對地面通信系統要求更高。

比如，當天問二號運行至2034年時，那會兒距離地球很遠，信號很弱，數據傳輸速率遠低于天問一號任務中探測器著陸火星后的直接對地通信數據速率。“前后對比，信噪比強弱有明顯差異，因此對地面信號接收能力提出了更高要求。”盧歐欣說。

除此以外，此次任務還將采用不同于以往任務的測距體制。

據介紹，測控設備具備的該項測距能力，適用于深空遠距離測控場景，能充分利用信號功率，從而降低距離捕獲時間。“這與本次任務的需求很契合，我們在此前的星地對接試驗中也進行了充分驗證。”盧歐欣說。

去年9月到11月，中國電科十所團隊配合測控通信系統，與探測器之間進行了這項星地正樣對接試驗，目的是要通過試驗，確認地面測控通信系統與探測器之間的信號接口是否匹配，從而確保正式任務能順利執行。就在任務正式開始之前，團隊協同地面測控通信系統，有條不紊地持續檢查探測器狀態，做好處理預案等準備工作。

滿載期待，天問二號一頭扎進星辰大海。展望未來，中國的探月與深空探測任務也將進入高速發展階段——預計將在2026年發射嫦娥七號探測器，為建立月球科研站基本型奠定基礎；2028年左右發射“天問三號”，實施火星采樣返回任務；還計劃在2030年前后實施載人登月計劃。

團隊坦言，隨著月球與深空探測相關項目加快推進，還會有一系列技術和挑戰需要突破，盡管面臨著很大的壓力，也要全力奮戰保證任務萬無一失。