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火星：火星无法满足胃口！天问一号飞船发射在即，又添两款宇宙重器( 二 )


嫦娥二号拍摄的月球让森K环形坑
如今我们之所以敢于大手笔尝试难度最高的绕、落、巡火星任务的原因 ， 就是我们已经建成仅次于美国位列世界第二的深空测控网 。
深空测控网最佳布站方案是每隔120度经度 ， 纬度在南北纬30至45度之间 。 我国则充分利用国土东西跨度 ， 在疆域西端的喀什以及东端的佳木斯兴建了两座深空测控站 。
佳木斯深空站64米口径射电天线
喀什站有一座35米口径天线 ， 佳木斯站则是64米大口径天线 ， 测控距离可以触达火星 。 两座深空站在嫦娥二号任务时初步投入使用 ， 这说明嫦娥二号团队当时想去火星的提法并非没有根据 ， 只是因为两座深空站刚刚投入使用处于初期试验阶段 ， 因此没有贸然选择火星 。
在后续嫦娥三号、四号任务中我们在阿根廷兴建的萨帕拉海外深空站也投入使用 ， 与国内两座站点构成了我国的全球深空测控网 ， 对深空航天器测控覆盖率达到了90% 。
萨帕拉海外测控站
近日 ， 深空测控领域又传来了两则喜讯 ， 首先是喀什深空站3座35米口径天线阵已经完成建设 ， 正在进行最后的调试工作 ， 再就是天津武清70米口径高性能接收天线GRAS-4完成了反射体整体吊装 ， 这两处天线设施都将为天问一号火星飞船提供测控服务 。
GRAS-4天线反射体吊装
GRAS-4高性能接收天线的落成同时也是“基建狂魔”实力的一次外溢 ， 该天线为轮轨式全可动卡塞格伦天线 ， 总重2700吨 ， 相当于两艘056型护卫舰 ， 主反射面直径70米 ， 由16圈共1328块高精度实面板组成 ， 面积堪比9个篮球场 ， 天线工作在S、X、Ku频段 。
喀什测控站深空天线组阵
GRAS-4项目工期紧任务重 ， 要求两年之内完成从设计到接收的全部流程 ， 为了满足项目要求 ， 承建方与天线研制方采取土建工程与天线研制同步进行方案 。
刚刚完成的反射体吊装重量就高达数百吨 ， 可以说这个项目是“基建狂魔”与电子技术飞速跃升的融合体 ， 按照计划GRAS-4型70米口径天线将于今年10月完全具备火星探测数据接收能力 。
为什么在我们已经具备火星测控能力之际还要兴建这两处天线设施？
GRAS-4型70米口径全可动射电天线
首先 ， 喀什深空站原先只有一座35米口径天线 ， 不论是天线接收信号的灵敏度 ， 还是指令信号发射能力都不及佳木斯站64米口径天线 ， 而新建的三座35米口径天线 ， 将与原有一座35米口径天线进行组阵使用 ， 可以实现与佳木斯深空站一样的测控能力 。
其次 ， 天津武清70米口径天线并非深空测控网所属天线 ， 而是属于中国国家天文台所有的VLBI天文观测网天线 ， 但它同样将用于天问一号火星任务测控 。
嫦娥一号绕月卫星
VLBI天文观测网早在嫦娥一号任务时就已经开始为深空测控服务 ， 当时我国航天只有USB测控系统 ， 其最远测控距离不超过8万公里 ， 主要服务近地轨道以及地球同步轨道卫星 ， 难以覆盖38万公里月球轨道 。 任务团队提出可以基于我国VLBI天文观测网优异的航天器测角能力 ， 结合USB测控系统的测速测向功能 ， 组成联合测控网 ， 就可以准确计算出嫦娥一号卫星的空间三维位置 。
现如今不论是航天系统所属深空测控网 ， 还是天文系统的VLBI天文观测网都已经是兵强马壮 ， 在70米口径天线建成之前 ， 上海天文台也已经有65米口径天马射电天线 ， 同时乌鲁木齐、昆明等地还有40米、50米等多部大口径天线 。
上海天马射电天线
在新天线设施兴建之前 ， 我国深空测控网就已经拥有触达冥王星以及天阳系边际空间的能力 ， 曾先后于2015年6月11日、2017年5月19日对飞越冥王星的新地平线号探测器 ， 以及坠入木星的朱诺号探测器成功进行了数据接收试验 。 现如今随着新天线设施的加入 ， 我国深空测控实力将得到进一步夯实 。


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