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專門(mén)“接聽(tīng)”火星信號(hào),亞洲最大單口徑天線完成驗(yàn)收
作為我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備,隨著火星探測(cè)器逐漸飛抵環(huán)繞火星軌道,我國(guó)自主研制的70米口徑全可動(dòng)天線,也是亞洲最大單口徑天線,也將正式上崗。
今天(3日)下午,這座天線的驗(yàn)收會(huì)在北京舉行,正式交付給它的用戶——中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)。
總臺(tái)央視記者:我現(xiàn)在就是在這個(gè)70米口徑天線的內(nèi)部,來(lái)到這的第一感覺(jué)就是非常大,腳下就是天線所采用的反射面板,它的面積有4560平方米,相當(dāng)于10個(gè)籃球場(chǎng)的大小,這個(gè)天線的高度有72米,重量有2700噸,在整個(gè)火星探測(cè)任務(wù)當(dāng)中,它主要承擔(dān)的就是數(shù)據(jù)接收的任務(wù)。
目前,我國(guó)已經(jīng)投入使用的天線,有35米、40米、50米等多種類型,但是由于火星距離地球較遠(yuǎn),已經(jīng)投入使用的天線無(wú)法滿足接收火星探測(cè)器回傳數(shù)據(jù)的需求。而這座70米口徑的天線,可以說(shuō)是為火星任務(wù)專門(mén)定制的。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員 首次火星探測(cè)任務(wù)工程副總設(shè)計(jì)師 李春來(lái):應(yīng)該是目前亞洲口徑最大的一個(gè)全可動(dòng)的天線。天線建設(shè)就是為了我們能接收到4億公里遠(yuǎn)距離的一個(gè)微弱的火星的科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)。
目前,天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器正在逐步靠近火星,預(yù)計(jì)近期將會(huì)被火星引力場(chǎng)捕獲,進(jìn)入環(huán)繞火星的軌道。隨后火星探測(cè)器上攜帶的多種科學(xué)載荷將陸續(xù)開(kāi)機(jī),并回傳數(shù)據(jù)。而能否接收到這些數(shù)據(jù),也是本次火星探測(cè)任務(wù)成敗的關(guān)鍵一環(huán)。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員 首次火星探測(cè)任務(wù)工程副總設(shè)計(jì)師 李春來(lái):如果是說(shuō)我們都接收不到火星探測(cè)的科學(xué)數(shù)據(jù)的話,我們火星探測(cè)就是失敗的,沒(méi)有意義的,所以它是非常關(guān)鍵的。因?yàn)樗邮盏交鹦前l(fā)回來(lái)的信號(hào),也是事關(guān)著火星探測(cè)工程的一個(gè)成敗。
雙曲面接收 捕捉4億公里外科學(xué)數(shù)據(jù)
由于火星距離地球較遠(yuǎn),火星探測(cè)器上發(fā)出的信號(hào)在回傳過(guò)程中,會(huì)隨著距離的變大而衰減。為了捕捉到這些珍貴而又微弱的信號(hào),研制團(tuán)隊(duì)采用了大口徑雙曲面天線來(lái)接收數(shù)據(jù),既保證能夠接收到足夠的信號(hào)量,同時(shí)也保證傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
形象地說(shuō),從火星探測(cè)器上回傳數(shù)據(jù),就相當(dāng)于在探測(cè)器上用一支激光筆照向地球。雖然信號(hào)在火星探測(cè)器一端是一個(gè)點(diǎn),但由于傳輸距離的不斷變大,信號(hào)在到達(dá)地球的時(shí)候,就變成了一個(gè)放大很多倍的圓形面。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員 首次火星探測(cè)任務(wù)工程副總設(shè)計(jì)師 李春來(lái):隨著距離變遠(yuǎn),它的能量是在衰減的,它的密度在變小,能量密度在變小,就是我們接收到的單位面積里面的能量就會(huì)越少,所以需要一個(gè)大面積的天線才能把能量集中起來(lái),才能拿到。
而為了捕捉到這些帶著探測(cè)數(shù)據(jù)的信號(hào),天線在接收數(shù)據(jù)過(guò)程中,采用雙曲面反射,信號(hào)通過(guò)集中、放大等一系列環(huán)節(jié),最終才能將捕獲到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中,進(jìn)行后續(xù)的分析。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員 首次火星探測(cè)任務(wù)工程副總設(shè)計(jì)師 李春來(lái):首先接觸的是腳底的反射面板,然后再把它反彈到副面去,然后再折回到饋源里面,接收機(jī)要把它微弱的信號(hào)我們?cè)俜糯?,放大后再做傳輸,再做處理?
盡管數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)多次反射,能量會(huì)產(chǎn)生一定程度的衰減,但由于信號(hào)持續(xù)不斷傳向地球,所以只要接收足夠多的數(shù)據(jù),就可以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員 首次火星探測(cè)任務(wù)工程副總設(shè)計(jì)師 李春來(lái):打到各個(gè)地方的信號(hào),只要它是同相的,也就是同時(shí)來(lái)的信號(hào)都是一樣的,信號(hào)量越多它信號(hào)會(huì)越強(qiáng),然后越強(qiáng)的話我們就可以同一次送更多的信息,這樣我們能夠更多把它解出來(lái)。
正式上崗探火任務(wù)后 每天將接收大量數(shù)據(jù)
在我國(guó)火星探測(cè)任務(wù)中,軌道器和火星車上共搭載了13臺(tái)科學(xué)設(shè)備,在開(kāi)始環(huán)繞火星探測(cè)后,就會(huì)開(kāi)始大量回傳科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)。而由于火星和地球的位置一直處在變化中,所以,天線要時(shí)刻處在動(dòng)態(tài)的工作狀態(tài),以保證能夠獲取到回傳的數(shù)據(jù)。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員 首次火星探測(cè)任務(wù)工程副總設(shè)計(jì)師 李春來(lái):這個(gè)天線就相當(dāng)于一個(gè)火星到地球的一條路,這條路上要跑車,這車要把那些數(shù)據(jù)運(yùn)回來(lái),要把它拿回來(lái),所以它相當(dāng)于一個(gè)信息的高速公路。天線實(shí)際上是和衛(wèi)星探測(cè)器聯(lián)絡(luò)的唯一途徑,只有這個(gè)途徑能把信息傳回來(lái)。
在“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)器飛向火星的半年多時(shí)間里,70米口徑天線已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行測(cè)試工作,大概每個(gè)月會(huì)接收一次科學(xué)數(shù)據(jù)。隨著探測(cè)器距離火星的距離逐漸拉近,天線獲取數(shù)據(jù)的頻次提升到10天左右。正式開(kāi)始工作后,則每天都會(huì)接收大量回傳數(shù)據(jù)。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員 首次火星探測(cè)任務(wù)工程副總設(shè)計(jì)師 李春來(lái):接收火星數(shù)據(jù)的時(shí)候,它肯定就是跟著火星走。它的方位可以旋轉(zhuǎn)360°,可以俯仰90°,所以這個(gè)范圍只要我們看得見(jiàn)的天區(qū),我都可以接收數(shù)據(jù)。
(總臺(tái)央視記者 崔霞 徐靜 吳天白)
- 原標(biāo)題:專門(mén)“接聽(tīng)”4億公里外火星信號(hào)!亞洲最大單口徑天線完成驗(yàn)收
- 責(zé)任編輯: 連政 
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