第16部分 (第3/5页)
能:跟踪、遥测、遥控。
跟踪指的是用地面天线,瞄准航天器的轨道,实时测量出航天器轨道的位置、速度和方位角等参数。
遥测是将航天器上各分系统的工作状况报告给地面。
遥控是指地面根据遥测发回地面的数据,?分析、判断后,发送相应的命令,指挥航天器的行动。
在绕月探测工程中,测控系统的主要任务是负责运载火箭发射和卫星飞行任务期间的轨道测量、遥测监视、遥控操作、飞行控制以及卫星探测计划的实施与操作管理等任务,并通过高精度的测定轨道,为地面应用系统处理科学数据提供轨道数据保障。测控系统实际上是一套航天测控网。
迄今,我国已发射了近百颗人造地球卫星,绝大部分卫星距离地面在万千米以内,极少数卫星离地面最远距离也不过万千米,也就是说我们的天缰最长只有万千米,属于“短缰”的范围。
而在绕月探测工程中,“嫦娥一号”卫星最远要飞到距地球44万千米处,是地球同步轨道卫星距地面距离万千米的十几倍,这样长程的“远缰”我国从未尝试过。如何追踪、呵护、控制好嫦娥,是整个绕月探测工程中的难点和关键。这道难关不突破,嫦娥就无法找到月球轨道的入口;即使奔月成功,我们也根本不知道她在何处、干了些什么。如果测控系统不到位,那么发射卫星所做的一切,都等于前功尽弃,花费了无用之功。
“嫦娥一号”奔月的路线图是这样的:长征三号甲运载火箭将卫星送入近地点高度200千米、远地点万千米、轨道倾角31度的大椭圆轨道。在此后的5天左右时间内,卫星将?过4次变轨,使得飞行轨道的远地点接近40万千米,进入奔向月球的轨道—地月转移轨道。在地月转移轨道上,卫星?过2~3次中途轨道修正后到达月球附近。再?过3次近月点减速,以确保其顺利被月球引力捕获,准确进入高度为200千米的绕月探测轨道。
如此遥远的距离给“嫦娥一号”的测控带来了极大的困难。
困难之一:通信信号弱。众所周知,无线电信号强度与距离的平方成反比,也就是说测控距离增加一倍,信号强度就衰减3/4。“嫦娥一号”的测控距离是普通卫星的10倍以上;要想收到它的信息,地面接发信号的雷达天线就要做得很大。目前,我国航天测控系统最大的天线直径是25米,而国外用来深空探测的是由一系列直径70米的天线组成的面积近4000平方米的天线阵。
困难之二:信号传输慢。无线电波以每秒30万千米的光速传播,地球至月球的单程时延为35秒,相当于我们说完话后,35秒后对方才能听见。这种时延造成了在探月过程中几乎很难做到实时响应,这对于准确测控来说就显得实在太慢了。
困难之三:无法连续测控。由于地球自转的影响,为保证地…月转移轨道及月球轨道24小时连续观测,必须在全球布设?度上相距120度、范围在北纬和南纬29度以上地区至少三个地面站,每个站可连续观测8小时,我国本土陆地面积东西横跨为5000千米,在?度上跨度仅为62度,纬度距离为52度,因而在我国国土上建几个深空测控站,观测效果只相当于一个站。由于地球的自转,单个地面站可连续跟踪的弧段最多只能达到15小时。要实现全天时的观察需要,需要在全球布站或开展国际合作。
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万里嫦娥一线牵(2)
困难之四:高精度导航困难。近地卫星可以使用的高精度导航手段(如GPS导航技术),在深空测控通信中主要依靠传统的多普勒测量和距离测量手段。随着目标距离的增大,角度测量误差所引起的导航误差也很大。真可谓“失之毫厘,谬以千里”。
在工程
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