專家詳解“嫦娥二號”五大系統最新關鍵技術(3)

　　測控系統：將牽引“嫦娥”和“月宮”親密接觸

　　嫦娥二號測控系統總設計師錢衛平介紹，由于月球和地球的時空關系，嫦娥二號的發射窗口非常受限，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。

　　嫦娥二號進入環月軌道后，將擇機進入100公里×15公里的橢圓軌道。這對測控技術是一次嚴峻的考驗。

　　錢衛平說，月球上的高山和溝谷與地球大體相似，最高的山達到萬米以上，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，當衛星飛至月球背面時，地面無法監視其狀態，若控制不好，便存在撞月的危險。此外，月球上的質量分布并不均勻，有些地方引力小，有些地方引力大，這也對控制技術提出了很高要求。

　　他表示，確保嫦娥二號任務萬無一失，研究人員預設了火箭入軌異常、變軌未能實施或滯后實施、發動機故障等共106種預案故障模式，并制定了153種故障處理對策。

　　試驗X頻段測控技術，這是嫦娥二號的重要使命之一。

　　探月工程總設計師吳偉仁介紹說，我國現在的衛星大多數在地球周圍轉，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。

　　對于兩種頻段的區別，錢衛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頻段則達到8G。X頻段測控系統在測控靈敏度、測角技術、測距技術上都有新的改進和提升，可以在很大程度上提升測控的精準度。

　　衛星升空約1個月，將傳回比過去更加清晰的月球圖片。錢衛平說：“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于看高清頻道，甚至更好。”而要獲得高清圖片，也對測控技術提出了更高要求，必須進行長時間行頻或地速數據注入，并提供28小時和52小時軌道預報。

　　地面應用系統：將比嫦娥一號任務面臨更多挑戰

　　“嫦娥二號任務和嫦娥一號運行的模式一樣。但也存在許多新的變化。”地面應用系統總設計師李春來說。

　　有效載荷的變化是嫦娥二號的重點之一。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性改造，實際功能更精細更先進。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境。

　　隨著有效載荷的變化，嫦娥二號數據接收任務也將發生重大改變。在嫦娥一號任務中，衛星在地月轉移軌道，地面應用系統沒有數據接收任務。而嫦娥二號衛星發射的第二天起，就開始有數據接收任務。

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

　　“大家開玩笑說，地面系統是‘嫦娥’最長的長工。”地面應用系統副總設計師劉建忠笑言。

　　他介紹說，地面應用系統的任務包括組織制定科學目標，作為工程總體方案的輸入條件；負責衛星有效載荷在軌運行管理；制定衛星的探測計劃；接收衛星傳回的科學數據；完成探測數據的存儲、歸檔、備份和依權發布；進行科學數據的處理、解譯、應用和研究；進行月球探測的科學普及和宣傳。這些任務從工程實施前就開始進行，一直到工程結束后，還將持續很長時間。

　　劉建忠將整個數據處理過程形容為“閉環”。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，通過光電系統和記錄器，把它們存到星上的設備里，這是數據信息獲取的過程。數據獲取后，衛星通過X波段的發射機向地面傳輸，由地面的兩個接收天線進行放大，然后進行數據處理和記錄。處理后得到裸數據，即測量值，就是真實的物理量。這時還要進行定位，了解這個數據在月面的什么位置上。有了定位信息和物理量以后，就可以進行月面上的科學反演。“整個過程實際上是信息獲取，星上處理、傳輸和數據接收預處理，最后到科學反演的一個閉環。最后反映的就是我們對月面的認識。”(本報西昌9月30日電)