為4億公里外「天問一號」指路中國科技建深空測控網

刊登日期 : 05/02/2021

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　　相比於「天問一號」等航天明星，中國科技打造的「深空測控網」較少為航天迷所關注。但它卻是探測火星任務所不可缺少的，因為有了這套系統，中國專家才能向遠在4億公里外的「天問一號」發出指令，並接收它傳回的數據；也因為有了這中國科技打造的設備，「天問一號」才不會變成斷線風箏。

中國科技定義：月球是深空探測起點

　　運載火箭、人造衛星和各種探測器進入太空後，中國科技人員要對它們進行跟蹤、測軌、發出指令，以及接收和處理它們發回地球的訊號和資料，都要靠航天測控系統來完成。因為地球是圖的，受地球曲率影響，只在地面上的一點是不可能對人造衛星等作全程觀測，所以測控任務需要由分布在不同地點的多個地面站「接力」，這就組成航天測控網。

「天問一號」是中國第二個火星探測器，於2020年7月升空。同年美國、阿聯酋亦發射火星探測器。（圖片來源：中新社）

　　但一般的航天測控網只能對應接近地球的火箭或航天器，要應付飛得更遙遠的航天器，中國科技工作者便需要建設技術難度更高的深空探測網。這個網絡的設施，辨識度最高的肯定是大口徑拋物面天線，亦即大家俗稱的「鑊形天線」，還有大功率發射機、極高靈敏度的接收系統、信號處理系統，以及高精度高穩定度的時間頻率系統等。根據中國採用的定義，月球是深空探測的起點。

　　中國深空測控網的建設起步較晚。它建設於2004年，也就是正式啟動月球探測工程之際。那時儘管中國已組建了由國內外陸基站點、海基測量船所組成的航天測控網，但面對距離地球38萬公里的月球，原有的設備已顯得力不從心。

於阿根廷建首個海外中國科技深空站

　　所以當局經過研究，決定在山東青島、新疆西部的喀什測控站，新建兩座18米直徑測控天線，並在2007年投入使用。新的測控天線加上原有的北京密雲50米直徑天線、雲南昆明的40米直徑天線，形成了中國深空測控網的雛形，而首個使用新系統的，是中國第一個月球探測器「嫦娥一號」。

　　後來的「嫦娥三號」任務，由數據通信更密集、實時性要求更高所，所以當局在2012年底把喀什站升級為設備更先進的深空測控站，建造新的35米直徑天線，同時決定利用國土的縱深，在接近中國東端的黑龍江佳木斯，設立另一座深空測控站，並建造66米直徑巨型天線。至此，中國深空測控網初具規模。

　　惟中國國土跨度始終有限，單靠喀什和佳木斯兩座深空測控站，仍無法做到對深空航天器的全時段測控覆蓋。為了後續的任務，中國建立了海外第一個深空測控站——南美洲阿根廷西部內烏肯省薩帕拉地區測控站。該站在2017年投入使用，配合國內的喀什和佳木斯深空測控站，中國對深空航天器的測控覆蓋率提高到90%以上，綜合水平躋身世界前列。2020年7月23日「天問一號」升空，就是位於阿根廷的深空測控站首先捕獲它發出的信號。

70米中國科技天線接收8億公里外數據

　　另外，「天問一號」愈飛愈遠，當它飛抵火星時，距離地球已超過1億公里，其發回地球的信號會隨距離衰減，有科學家形容相當於「用激光筆照地球」。所以中國要再一次升級深空測控網以應對，而這次是在天津武清建設一座70米直徑、亞洲最大可動測控天線。它將與北京密雲站、雲南昆明站等天線聯合對「天問一號」作觀測，以達到最大的接收性能指標，並大褔提高星地間的傳輸速率。