天問一號火星探測器成功發(fā)射后，正在地火轉(zhuǎn)移軌道上飛馳。經(jīng)過近7個(gè)月的飛行后最終抵達(dá)火星，經(jīng)過近火制動(dòng)進(jìn)入環(huán)火軌道，開展相關(guān)的探測活動(dòng)。測控系統(tǒng)作為聯(lián)系天地的生命線，在任務(wù)全過程中具有極其重要作用。對距離地球數(shù)千萬乃至上億公里遠(yuǎn)的火星探測器進(jìn)行測控，主要是完成探測器下行遙測數(shù)據(jù)接收、上行遙控指令發(fā)送，同時(shí)對探測器進(jìn)行測軌等工作。對于上述的遠(yuǎn)距離條件下的測控工作，我們可以形象的描述為“和遠(yuǎn)方的朋友打招呼”。
在日常的生活中，遇見了朋友習(xí)慣性的打招呼問好。而如果我們想和父母聯(lián)系，我們通常會(huì)拿起手機(jī)與父母進(jìn)行視頻聊天，我們的聊天信息通過四通八達(dá)的通信網(wǎng)絡(luò)傳遞，和見面打招呼一樣。在地球空間站里面的航天員想和地面的家人聯(lián)系，則需要借助地面的測控設(shè)備，通過射頻信號完成信息傳遞，此時(shí)幾乎和見面打招呼一樣。如果航天員在月球軌道上，地面要與航天員打招呼時(shí)請保持耐心，此時(shí)航天員距離地球約40萬千米，電磁波信號在空間傳播時(shí)間（光行時(shí)）為1.3秒，在打招呼2.6秒后才收到對方的回應(yīng)。而想要與火星探測器打個(gè)招呼，則情況會(huì)更復(fù)雜了。
我們給的建議是：首先保持足夠的耐心，其次請找準(zhǔn)方向，最后找好聯(lián)絡(luò)員。
首先，來說一說保持足夠的耐心。
火星的探測器到地面的最遠(yuǎn)距離為4億千米，電磁波信號的光行時(shí)為22.22分鐘。假設(shè)這個(gè)時(shí)候你正在和心愛姑娘表白，你的信息發(fā)出去了，可是不見消息回來，你左顧右盼、寢食難安、茶飯不思，對方是幾個(gè)意思？22.22分鐘過去了，22.22分鐘過去了，嗯好吧，估計(jì)沒意思吧。如果那位姑娘遠(yuǎn)在火星，那可就不一樣。22.22分鐘她收到信息，興奮不已，22.23分鐘她編輯信息回復(fù)，44.45分鐘你收到她的回信。所以請保持耐心，堅(jiān)持到44.45分鐘后。
打招呼之足夠耐心示意
再來說一說找準(zhǔn)方向。
對于近地空間站的航天員，由于到距離地球較近，地面站直接對準(zhǔn)當(dāng)前探測器的位置方向即可打招呼。對于火星探測器，按照相對速度10km/s考慮，經(jīng)過22.22分鐘光行時(shí)后探測器已運(yùn)動(dòng)至1.3萬千米外，如果地面站還是對準(zhǔn)當(dāng)前探測器的位置方向，航天器肯定收不到地面的信號。為此，好在航天器的運(yùn)動(dòng)是能夠精準(zhǔn)計(jì)算的，因此地面站可以指向探測器未來的位置方向，保證經(jīng)過22分鐘光行時(shí)，地面的信號剛好被接收到。
打招呼之找準(zhǔn)方向示意
最后說一說聯(lián)絡(luò)員。
對于探測器尤其是火星表面的火星車，由于火星本體遮擋，探測器無法與地面建立直接的聯(lián)系。這時(shí)候就需要充分利用聯(lián)絡(luò)人來實(shí)現(xiàn)打招呼啦。我國首次火星探測任務(wù)中環(huán)繞器就充當(dāng)聯(lián)絡(luò)人的角色，地面先將打招呼的信息送給環(huán)繞器，然后由環(huán)繞器轉(zhuǎn)達(dá)至火星車。目前，在火星的軌道上還有美國和歐空局的多個(gè)軌道器，這些探測器采用了相同的協(xié)議，都可以充當(dāng)聯(lián)絡(luò)人的角色。
打招呼之找好聯(lián)絡(luò)員示意
實(shí)際地面與火星探測器之間的測控示意
為了適應(yīng)我國月球和深空探測任務(wù)需求，我國已建成了佳木斯66米、喀什35米和阿根廷35米三個(gè)深空測控站（如圖5所示），各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。在天問一號火星探測任務(wù)中，我國的深空測控網(wǎng)三大主力將全部投入測控支持。以足夠的耐心、精準(zhǔn)的方向和天問一號打好招呼，實(shí)現(xiàn)對探測器4億公里距離的遙測、遙控和軌道測量。
佳木斯深空站66米、 喀什深空站35米、阿根廷深空站35米深空測控設(shè)備
來源 | 我們的太空（ID：ourspace0424）作者 | 陳少伍、李海濤編輯 | 麻雨潔郵箱 | ourspace0424@163.com