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專門“接聽”火星信號,亞洲最大單口徑天線完成驗收
作為我國首次火星探測任務(wù)的一個關(guān)鍵設(shè)備,隨著火星探測器逐漸飛抵環(huán)繞火星軌道,我國自主研制的70米口徑全可動天線,也是亞洲最大單口徑天線,也將正式上崗。
今天(3日)下午,這座天線的驗收會在北京舉行,正式交付給它的用戶——中國科學院國家天文臺。
總臺央視記者:我現(xiàn)在就是在這個70米口徑天線的內(nèi)部,來到這的第一感覺就是非常大,腳下就是天線所采用的反射面板,它的面積有4560平方米,相當于10個籃球場的大小,這個天線的高度有72米,重量有2700噸,在整個火星探測任務(wù)當中,它主要承擔的就是數(shù)據(jù)接收的任務(wù)。
目前,我國已經(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,已經(jīng)投入使用的天線無法滿足接收火星探測器回傳數(shù)據(jù)的需求。而這座70米口徑的天線,可以說是為火星任務(wù)專門定制的。
中國科學院國家天文臺研究員 首次火星探測任務(wù)工程副總設(shè)計師 李春來:應(yīng)該是目前亞洲口徑最大的一個全可動的天線。天線建設(shè)就是為了我們能接收到4億公里遠距離的一個微弱的火星的科學探測數(shù)據(jù)。
目前,天問一號火星探測器正在逐步靠近火星,預(yù)計近期將會被火星引力場捕獲,進入環(huán)繞火星的軌道。隨后火星探測器上攜帶的多種科學載荷將陸續(xù)開機,并回傳數(shù)據(jù)。而能否接收到這些數(shù)據(jù),也是本次火星探測任務(wù)成敗的關(guān)鍵一環(huán)。
中國科學院國家天文臺研究員 首次火星探測任務(wù)工程副總設(shè)計師 李春來:如果是說我們都接收不到火星探測的科學數(shù)據(jù)的話,我們火星探測就是失敗的,沒有意義的,所以它是非常關(guān)鍵的。因為它要接收到火星發(fā)回來的信號,也是事關(guān)著火星探測工程的一個成敗。
雙曲面接收 捕捉4億公里外科學數(shù)據(jù)
由于火星距離地球較遠,火星探測器上發(fā)出的信號在回傳過程中,會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,研制團隊采用了大口徑雙曲面天線來接收數(shù)據(jù),既保證能夠接收到足夠的信號量,同時也保證傳輸數(shù)據(jù)的準確性。
形象地說,從火星探測器上回傳數(shù)據(jù),就相當于在探測器上用一支激光筆照向地球。雖然信號在火星探測器一端是一個點,但由于傳輸距離的不斷變大,信號在到達地球的時候,就變成了一個放大很多倍的圓形面。
中國科學院國家天文臺研究員 首次火星探測任務(wù)工程副總設(shè)計師 李春來:隨著距離變遠,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越少,所以需要一個大面積的天線才能把能量集中起來,才能拿到。
而為了捕捉到這些帶著探測數(shù)據(jù)的信號,天線在接收數(shù)據(jù)過程中,采用雙曲面反射,信號通過集中、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)接嬎銠C中,進行后續(xù)的分析。
中國科學院國家天文臺研究員 首次火星探測任務(wù)工程副總設(shè)計師 李春來: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,接收機要把它微弱的信號我們再放大,放大后再做傳輸,再做處理。
盡管數(shù)據(jù)信號經(jīng)過多次反射,能量會產(chǎn)生一定程度的衰減,但由于信號持續(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)的準確性。
中國科學院國家天文臺研究員 首次火星探測任務(wù)工程副總設(shè)計師 李春來:打到各個地方的信號,只要它是同相的,也就是同時來的信號都是一樣的,信號量越多它信號會越強,然后越強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。
正式上崗探火任務(wù)后 每天將接收大量數(shù)據(jù)
在我國火星探測任務(wù)中,軌道器和火星車上共搭載了13臺科學設(shè)備,在開始環(huán)繞火星探測后,就會開始大量回傳科學探測數(shù)據(jù)。而由于火星和地球的位置一直處在變化中,所以,天線要時刻處在動態(tài)的工作狀態(tài),以保證能夠獲取到回傳的數(shù)據(jù)。
中國科學院國家天文臺研究員 首次火星探測任務(wù)工程副總設(shè)計師 李春來:這個天線就相當于一個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)運回來,要把它拿回來,所以它相當于一個信息的高速公路。天線實際上是和衛(wèi)星探測器聯(lián)絡(luò)的唯一途徑,只有這個途徑能把信息傳回來。
在“天問一號”火星探測器飛向火星的半年多時間里,70米口徑天線已經(jīng)開始進行測試工作,大概每個月會接收一次科學數(shù)據(jù)。隨著探測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。正式開始工作后,則每天都會接收大量回傳數(shù)據(jù)。
中國科學院國家天文臺研究員 首次火星探測任務(wù)工程副總設(shè)計師 李春來:接收火星數(shù)據(jù)的時候,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°,所以這個范圍只要我們看得見的天區(qū),我都可以接收數(shù)據(jù)。
(總臺央視記者 崔霞 徐靜 吳天白)
- 原標題:專門“接聽”4億公里外火星信號!亞洲最大單口徑天線完成驗收
- 責任編輯: 連政 
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