情繫中大第十期



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第十期　出版日：二零零八年二月

跟蹤、遙測、遙控情繫中大第九期

有人形象地把測控稱為“放風箏”，這裏“風箏”是指航天器，“風箏線”則指無線電測控和通信系統，航天器發射後，測控通信系統便成了與航天器聯絡的唯一方法。測控包括三大功能：跟蹤、遙測、遙控。跟蹤指的是用地面天線這些大眼睛，實時測量出航天器的位置和速度等參數。遙測是將航天器上各系統的工作狀況報告給地面，相當於航天器的“身體驗查”。遙控是指根據遙測發回地面的數據，經分析後向航天器發送相應的操作指令。

月球距離地球約40萬千米，比人們熟悉的同步通信衛星的距離(3.6萬千米)大11倍，即地面接收到的月球探測器信號強度，比同樣發射功率的同步衛星信號減弱了130倍。為了增加接收信號的能力，美國、俄羅斯等國建設了由一系列大直徑天線組成的航天測控網。例如美國和俄羅斯的主力天線口徑為35米，最大天線的口徑達到70米。電磁波的傳輸速度為30萬千米/秒，地球至月球的單程時延為1.3秒，相當於我們說完話1.3後對方才能聽見。這種時延造成了在探月過程中發出的遙控指令，探測器無法做到實時反應。這就要求探測器能夠依靠自主控制和高度自動化的方式來工作，並預先設置控制程序。

由於地球自轉的影響，地球上任何一座測控站都無法對月球探測器進行連續觀測。理論上一座測控站每天只能連續觀測8小時，對於繞月探測器而言，因進入月背區造成信號中斷，通信的接觸時間會更少。為確保可24小時連續觀測，必須在全球布設多個觀測站，也要在北緯和南緯29O以上布站。嫦娥1號上的微波天線亦具備在任何角度下與地面系統聯系的能力，保証地面始終可進行有效的測控。

國家月球探測工程的通信系統立足於現有的S波段(2-4GHz)航天測控網，來滿足嫦娥1號各飛行階段的測控和導航的需要。這個航天網由南寧、廈門、青島、納米比亞和卡拉奇等十個站，以及四艘測量船所組成，形成了一個高精度測量帶，可根據航天器不同飛行階段的要求，分別選擇不同的站來完成測控任務。

在探月任務中，測控系統成了制約整個工程的瓶頸。航天科學家提出在採用我國航天測控網的基礎上，利用上海和雲南天文台的強力射電望遠鏡 (天線口徑達50米)，組成甚長基線干涉天文測量網 (這是電子學裏的一門微波天線技術)，以提高測量精度。

月球探測二期工程將建設大口徑天線深空測控網，以提高深空測控的能力。未來，國家還將進一步加強深空領域的國際合作。國際合作可以將分散於各國的航天測控資源，通過計算機和通信鏈路連在一起，形成“縱橫四海”的龐大測控網，從而解決各國測量網覆蓋率不足的難題。

港教授參予「嫦娥工程」

整個探月工程力求在關鍵領域取得突破、循序漸進、持續發展，為深空探測活動奠定堅實的基礎。嫦娥工程的進步亦得益於開展多層次、多渠道的國際合作。至今，本港已有五名教授參予此工程，香港中文大學機械與自動化學系的徐揚生教授乃其中一位。