中國電科：全面保障天問二號探索之旅

光明日報記者 崔興毅

5月29日凌晨，我國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭，成功將行星探測工程天問二號探測器發射升空。在本次任務中，中國電科配備測控通信、太陽電池陣、核心元器件等系列產品，全面保障天問二號的探索之旅。

在行星探測“旅途”中，天問二號探測器需脫離地球引力場，進入太陽系空間和宇宙空間進行探測。本次探測任務的一個目標所在軌道與太陽間距達3.74億公里，較傳統繞地球衛星與太陽之間的距離更遠，進而使探測器接收到的太陽光光強和運行環境的溫度均明顯低於傳統衛星。“也就是說，天問二號探測器的運行軌道環境處於‘低溫低光強’的狀態，這對於受光強和溫度影響極大的太陽電池陣提出了更高要求。”面對上述軌道環境，中國電科藍天科技股份有限公司項目負責人於輝率領團隊全面評估太陽電池陣設計過程中可能遇到的問題，從單體電池研發、低溫低光強環境電池性能測試和低溫輻照加固三個方面進行創新研究，研製出國內首款新型低溫低光強太陽電池，將光電轉換效率由29.5%提高至34%，同等面積下功率提升15%。同時，創新設計扇形柔性太陽電池陣，兼具高收納比、長壽命、高可靠、輕量化等特點。

一直以來，距離遠、信號弱、延時大、頻段高，是深空探測任務面臨的嚴峻挑戰。爲給天問二號探測器提供遙控上注、遙測接收、高精度導航、高速數據接收等通信支撐，中國電科網絡通信研究院研製的喀什4×35米深空天線組陣系統、阿根廷35米深空站等國內外深空探測設備，將參與發射、繞飛、着陸和返回等各個階段。

中國電科網絡通信研究院專家高延生介紹，他們採用全新的層次化軟件監控架構，實現了“有人值守，無人操作”的運行模式。同時，系統配備健康管理設備，具備狀態實時監測、故障診斷的能力，大大提高了設備的可靠性。“海外建探測站，好處是可以極大增加探測器的地面可視範圍，但是還需考慮數據回傳、遠程監控等行業難題。”針對這一情況，高延生與同事們採用最新通信加速軟件和“平臺+插件式”軟件架構，既保證了遙測、數傳數據的快速傳輸，又能實現“國內登錄、國內控制、自動運行”的任務方式。

天問一號伴飛火星4個月，而天問二號將伴飛小行星約7個月。更長的伴飛時間，對測控設備的穩定性提出了更高要求，即“要保證能實時接收到數據，且信號、指令得以向上發送，數據得以向下傳輸”。作爲佳木斯66米深空測控站的總體單位，中國電科10所專家盧歐欣帶領團隊對測控站進行了研發升級，全力保障探測任務完成。

“佳木斯66米深空測控站作爲主力測控站點，在其他陸海測控站的配合下，發揮超強‘聽診器’‘遙控器’等作用，讓航天器完成姿態調整、軌道修正、點火制動等動作。”盧歐欣說，爲進一步提高測控站的通信性能，深空測控團隊採用了66米口徑的巨型拋物面天線和多項關鍵技術，不僅讓天線增益高，而且指得準。

此外，本次任務操作還涉及降落、取樣、返回等環節，對地面通信系統的要求同樣很高。

“當天問二號探測器運行至任務後期，距離地球遠從而信號弱，數據傳輸速率遠低於天問一號探測器着陸火星後直接對地通信數據速率，這對地面信號接收能力也提出了更高要求。”盧歐欣介紹，團隊成員在運用先進處理技術對信號進行相位跟蹤和相關解調的同時，還採用不同於以往任務的測距體制，充分利用信號功率降低距離捕獲時間，從而完美契合本次任務需求。

來源：光明日報