专家详解“嫦娥二号”五大系统最新关键技术(3)

　　测控系统：将牵引“嫦娥”和“月宫”亲密接触

　　嫦娥二号测控系统总设计师钱卫平介绍，由于月球和地球的时空关系，嫦娥二号的发射窗口非常受限，只有10月1日、2日、3日，每天只有30多分钟的窗口，其精度要求非常高。

　　嫦娥二号进入环月轨道后，将择机进入100公里×15公里的椭圆轨道。这对测控技术是一次严峻的考验。

　　钱卫平说，月球上的高山和沟谷与地球大体相似，最高的山达到万米以上，要在距月球15公里的高度飞行，对测控精度要求非常高。同时，当卫星飞至月球背面时，地面无法监视其状态，若控制不好，便存在撞月的危险。此外，月球上的质量分布并不均匀，有些地方引力小，有些地方引力大，这也对控制技术提出了很高要求。

　　他表示，确保嫦娥二号任务万无一失，研究人员预设了火箭入轨异常、变轨未能实施或滞后实施、发动机故障等共106种预案故障模式，并制定了153种故障处理对策。

　　试验X频段测控技术，这是嫦娥二号的重要使命之一。

　　探月工程总设计师吴伟仁介绍说，我国现在的卫星大多数在地球周围转，最高轨道是36000公里，也就是地球的同步轨道，这种轨道用S频段测控就可以了。如果进入深空，包括月球探测，以及将来的火星探测、金星探测，就要用X频段。他表示，本次任务是第一次使用X频段，其传输速率更高，测定的精度也更高。

　　对于两种频段的区别，钱卫平作了矢量化的描述。他说，过去所用的S频段的频率在2G左右，X频段则达到8G。X频段测控系统在测控灵敏度、测角技术、测距技术上都有新的改进和提升，可以在很大程度上提升测控的精准度。

　　卫星升空约1个月，将传回比过去更加清晰的月球图片。钱卫平说：“如果把嫦娥一号拍出的照片比作是看黑白电视，嫦娥二号拍出的照片就相当于看高清频道，甚至更好。”而要获得高清图片，也对测控技术提出了更高要求，必须进行长时间行频或地速数据注入，并提供28小时和52小时轨道预报。

　　地面应用系统：将比嫦娥一号任务面临更多挑战

　　“嫦娥二号任务和嫦娥一号运行的模式一样。但也存在许多新的变化。”地面应用系统总设计师李春来说。

　　有效载荷的变化是嫦娥二号的重点之一。他介绍，嫦娥一号有效载荷是8种，嫦娥二号则为7种。虽然嫦娥一号原有的干涉成像光谱仪被取消，但嫦娥二号的激光高度计、X射线谱仪等都得到了适应性改造，实际功能更精细更先进。此外，嫦娥一号是到月球近月轨道才打开有效载荷，而嫦娥二号有效载荷则是一边奔月一边展开，以便更好地探测地月空间环境。

　　随着有效载荷的变化，嫦娥二号数据接收任务也将发生重大改变。在嫦娥一号任务中，卫星在地月转移轨道，地面应用系统没有数据接收任务。而嫦娥二号卫星发射的第二天起，就开始有数据接收任务。

　　同时，由于嫦娥二号搭载的相机分辨率从此前的120米一下提高到7米，这给数据传输带来了很大压力。李春来表示，研究人员为此对地面数据接收系统进行了针对性改造，提高数据传输效率。数据接收码速率将从3兆/秒提高至6兆/秒。在任务过程中，还将试验更高的数据接收速度。

　　“大家开玩笑说，地面系统是‘嫦娥’最长的长工。”地面应用系统副总设计师刘建忠笑言。

　　他介绍说，地面应用系统的任务包括组织制定科学目标，作为工程总体方案的输入条件；负责卫星有效载荷在轨运行管理；制定卫星的探测计划；接收卫星传回的科学数据；完成探测数据的存储、归档、备份和依权发布；进行科学数据的处理、解译、应用和研究；进行月球探测的科学普及和宣传。这些任务从工程实施前就开始进行，一直到工程结束后，还将持续很长时间。

　　刘建忠将整个数据处理过程形容为“闭环”。他说，首先是利用各种探测仪器和有效载荷来获取月表的信息，通过光电系统和记录器，把它们存到星上的设备里，这是数据信息获取的过程。数据获取后，卫星通过X波段的发射机向地面传输，由地面的两个接收天线进行放大，然后进行数据处理和记录。处理后得到裸数据，即测量值，就是真实的物理量。这时还要进行定位，了解这个数据在月面的什么位置上。有了定位信息和物理量以后，就可以进行月面上的科学反演。“整个过程实际上是信息获取，星上处理、传输和数据接收预处理，最后到科学反演的一个闭环。最后反映的就是我们对月面的认识。”(本报西昌9月30日电)