領(lǐng)航深空測(cè)控事業(yè)——記北京跟蹤與通信技術(shù)研究所測(cè)控系統(tǒng)總體團(tuán)隊(duì)

□ 本刊特約記者 文/魏錦文 林利栓 攝影/王玉

測(cè)控總體人員正在進(jìn)行測(cè)控技術(shù)狀態(tài)復(fù)核

大屏幕上喀什和佳木斯兩個(gè)深空站發(fā)出的雷達(dá)波束緊緊跟隨著嫦娥三號(hào)探測(cè)器飛向月球，如同一雙深邃的眼睛深情注視著游子遠(yuǎn)行。

從西部戈壁邊陲到東北林場(chǎng)深處，從北京中心到歐空局操作中心，到處有北京跟蹤與通信技術(shù)研究所總體技術(shù)人員忙碌的身影，無(wú)數(shù)雙眼緊隨嫦娥三號(hào)飛行軌跡，無(wú)數(shù)顆心伴隨嫦娥三號(hào)跳躍。

承擔(dān)著嫦娥三號(hào)任務(wù)測(cè)控總體職責(zé)的北京跟蹤與通信技術(shù)研究所，僅用5年時(shí)間，設(shè)計(jì)建成了佳木斯66米和喀什35米深空站，引領(lǐng)我國(guó)深空測(cè)控能力實(shí)現(xiàn)了新的躍升。

緊密跟蹤前沿，填補(bǔ)我國(guó)深空探測(cè)領(lǐng)域空白

2007年10月，嫦娥一號(hào)突破40萬(wàn)千米深空測(cè)控大門，實(shí)現(xiàn)了由近空向深空的重要跨越。我國(guó)成為世界上少數(shù)實(shí)現(xiàn)繞月探測(cè)的國(guó)家之一。

2012年10月，喀什、佳木斯兩個(gè)深空站順利執(zhí)行嫦娥二號(hào)再拓展試驗(yàn)，至今仍在接收來(lái)自7000萬(wàn)千米的問(wèn)候。

從40萬(wàn)千米到7000萬(wàn)千米，不僅僅是測(cè)控距離的延伸，更是航天測(cè)控總體人緊追前沿的勇氣與智慧展示。

早在2000年代初，在國(guó)內(nèi)對(duì)深空測(cè)控技術(shù)掌握幾乎為零的情況下，李海濤、季剛等測(cè)控總體人員密切跟蹤國(guó)外深空測(cè)控前沿技術(shù)，搜尋一切能找到的外文資料深鉆細(xì)研。他們組織翻譯了《深空網(wǎng)大天線技術(shù)》、《甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量技術(shù)》等10余部譯著，積累了寶貴的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

正如該所副所長(zhǎng)、嫦娥三號(hào)衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師董光亮說(shuō)：“我國(guó)月球探測(cè)工程雖然起步晚，但應(yīng)該發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)，積極借鑒國(guó)外月球探測(cè)工程的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，通過(guò)優(yōu)選探測(cè)目標(biāo)，優(yōu)化技術(shù)實(shí)施途徑，為深空測(cè)控事業(yè)做出應(yīng)有貢獻(xiàn)?！?/p>

嫦娥一號(hào)任務(wù)中，該所首次提出并設(shè)計(jì)了“USB（S頻段航天測(cè)控網(wǎng)）+VLBI（甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量技術(shù)）”聯(lián)合測(cè)軌的方法，解決了衛(wèi)星遠(yuǎn)程測(cè)控和高精度難題。

嫦娥二號(hào)任務(wù)中，他們潛心探索新的測(cè)控體制，提出星地一體化的X頻段測(cè)控技術(shù)方案，成功研制S/X頻段統(tǒng)一測(cè)控系統(tǒng)并投入使用，驗(yàn)證了用于嫦娥三號(hào)的測(cè)控關(guān)鍵技術(shù)。

嫦娥三號(hào)任務(wù)中，為確定著陸器和巡視器的相對(duì)位置，他們首次利用同波束干涉測(cè)量技術(shù)完成相對(duì)位置的確定，為巡視器在月面開(kāi)展巡視探測(cè)提供了可靠的技術(shù)保障。

“作為深空測(cè)控人，你得時(shí)刻了解國(guó)內(nèi)外同行在想什么，在干什么？”這是該所測(cè)控總體人員心底最樸實(shí)的想法。正是有這個(gè)念頭指引，他們?cè)谔皆鹿こ虦y(cè)控系統(tǒng)總體論證和方案設(shè)計(jì)中，一次次圓滿完成任務(wù)，其中多項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平，形成了自己的特色。

加強(qiáng)技術(shù)引領(lǐng)，突破一批深空測(cè)控關(guān)鍵技術(shù)

從無(wú)到有的過(guò)程，總體技術(shù)人員學(xué)習(xí)借鑒了很多國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，但他們始終堅(jiān)持：關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)與研制必須立足自身、以我為主。

2005年，根據(jù)我國(guó)航天測(cè)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，該所提出了我國(guó)建設(shè)深空測(cè)控系統(tǒng)的13項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，并聯(lián)合相關(guān)研制單位開(kāi)展了緊鑼密鼓地預(yù)先研究。為了加快預(yù)研進(jìn)度、提高研究質(zhì)量，他們把一些課題給2家至4家單位同步開(kāi)展研究、測(cè)試、評(píng)估，最終選擇最有實(shí)力的單位研制。

2006年，微弱信號(hào)捕獲和超窄帶鎖相環(huán)技術(shù)這兩個(gè)課題同時(shí)給了4家研究所，這些單位都是有名的“王牌國(guó)家隊(duì)”。在承研單位的選擇上，總體人員始終本著用研究成果評(píng)判、用測(cè)試結(jié)果說(shuō)話。測(cè)控設(shè)備總體室連續(xù)波與統(tǒng)一系統(tǒng)組組長(zhǎng)劉敏懷孕期間還在全程跟蹤課題進(jìn)展，并親自到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試評(píng)估，最終選擇了兩家最有優(yōu)勢(shì)的單位開(kāi)展工程研制。

這其中特別值得一提的是大功率發(fā)射機(jī)研制過(guò)程。2006年時(shí)，我國(guó)只有1千瓦S頻段功放設(shè)備，不能滿足深空測(cè)控需求。當(dāng)時(shí)，國(guó)際上X頻段測(cè)控技術(shù)是發(fā)展趨勢(shì)，但歐美嚴(yán)禁對(duì)華出口其關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品。劉敏大膽提出開(kāi)展S、X頻段10千瓦功放核心器件的自主研究。

在具體技術(shù)路線的選擇上，研制單位在速調(diào)管功放和固態(tài)功放兩種方法上僵持不下。劉敏從工程實(shí)際出發(fā)，經(jīng)過(guò)多方取證研究，專門寫(xiě)了一份論證報(bào)告，主動(dòng)向上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，證明速調(diào)管功放的可行性，贏得了上級(jí)認(rèn)可。隨即帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員與電科集團(tuán)、中科院開(kāi)展了聯(lián)合攻關(guān)。直至2010年4月，通過(guò)測(cè)試的17千瓦速調(diào)管產(chǎn)品最終研究成功。我國(guó)具有了完全自主的大功率連續(xù)波功放研制能力。

信息總體人員正在監(jiān)視分析中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

測(cè)控總體人員正在進(jìn)行測(cè)控技術(shù)狀態(tài)復(fù)核

堅(jiān)持優(yōu)中選優(yōu)，深空網(wǎng)總體設(shè)計(jì)藍(lán)圖應(yīng)運(yùn)而生

我國(guó)雖然具有960萬(wàn)平方千米的遼闊疆土，但是能夠具備深空站各種苛刻要求的區(qū)域又屈指可數(shù)。

深空站有別于地球衛(wèi)星測(cè)控站，具有工作頻段多、接收靈敏度高、輻射功率大、工作時(shí)間長(zhǎng)等特殊性，對(duì)站址經(jīng)緯度選擇、周圍電磁環(huán)境、氣象水文地質(zhì)條件的要求都非常高。

設(shè)計(jì)我國(guó)深空測(cè)控網(wǎng)，任務(wù)是十分艱巨的?！暗幌氲侥艹蔀檫@偉大事業(yè)的參與者，內(nèi)心又涌動(dòng)出一股強(qiáng)烈的使命感和自豪感。”測(cè)控總體團(tuán)隊(duì)的老專家張波信心滿懷地告訴記者，“外國(guó)人能辦到的事，我們也能辦到?！?/p>

2008年5月至2009年7月，張波、李海濤、黃磊作為勘察組主要成員，先后在新疆、黑龍江等省區(qū)幾十處站址進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘查和電磁干擾分析論證。他們像一群剛剛展翅的雛燕勇敢無(wú)畏地在科學(xué)的天地翱翔，調(diào)研探索著選址方案。

在荒涼的戈壁、在茫茫的林海，他們驅(qū)車數(shù)千千米不顧路途勞頓，開(kāi)展相關(guān)測(cè)試和實(shí)地勘查工作。張波告訴記者：“當(dāng)時(shí)深怕精密儀器在路上顛壞了，大家在車上坐著懷里都抱著設(shè)備，顧不上休息?！?/p>

經(jīng)過(guò)一年多時(shí)間的實(shí)地調(diào)研和充分論證，最終確定了深空網(wǎng)選址方案。國(guó)內(nèi)的兩個(gè)深空站分別建設(shè)在新疆喀什和東北佳木斯地區(qū)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)度跨度上的盡量拉開(kāi)，國(guó)外深空站建在南美地區(qū)。之后實(shí)現(xiàn)三站聯(lián)網(wǎng)，既能滿足我國(guó)未來(lái)“以我為主”實(shí)施深空測(cè)控的基本要求，又以較低的風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)費(fèi)投入實(shí)現(xiàn)更高的測(cè)控覆蓋。

在頻段的選擇上，S頻段和X頻段是測(cè)控的主要頻段，而Ka頻段是未來(lái)深空測(cè)控技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，國(guó)際航天大國(guó)和組織都在大力開(kāi)發(fā)Ka頻段資源用于深空測(cè)控。考慮到國(guó)內(nèi)技術(shù)條件，最終確定66米深空測(cè)控系統(tǒng)采用S和X頻段，35米深空測(cè)控系統(tǒng)采用S、X和Ka三個(gè)頻段。

2012年6月，佳木斯66米和喀什35米兩個(gè)深空站建成。采訪中記者了解到，在嫦娥二號(hào)再拓展試驗(yàn)中，兩個(gè)深空站在任務(wù)中表現(xiàn)堪稱完美，真正實(shí)現(xiàn)了“零缺陷”。

如今，這兩個(gè)深空站在嫦娥三號(hào)任務(wù)中擔(dān)綱主力，從地月轉(zhuǎn)移、到動(dòng)力下降、再到月面工作段，無(wú)數(shù)探月新發(fā)現(xiàn)由深空站開(kāi)啟。

翹首期盼不遠(yuǎn)的2016年，待到南美深空站建成，一幅鴻篇巨制的總體設(shè)計(jì)藍(lán)圖變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，深空測(cè)控人譜寫(xiě)出了壯美的總體樂(lè)章。

嫦娥三號(hào)月球探測(cè)器在月球表面預(yù)選著陸區(qū)成功著陸。 秦憲安 攝