测控系统：地月飞虹铺通途

□ 本刊记者 郝 哲

在此次“嫦娥二号”飞天奔月的过程中，如何确保正确的飞行轨道，顺利开展科学探测任务？一旦遇到问题和风险，工作人员如何能够及时作出补救和修正？换句话说，”嫦娥二号”飞向太空的过程中，我们如何对其进行观测和控制？这一重任落在了测控系统的肩头。

我们都知道，地球与月球间的平均距离为38万公里，这么遥远的距离，信号传输的衰减会非常严重，而且通信单程的延时大大增加，要实现实时通信非常困难；加之地球自转的影响，我们无法对探月卫星进行连续不间断的观测。面对这些问题，如何确保及时准确地了解探月卫星的状态并作出指令？这对我国的探月测控系统提出了挑战，测控系统也曾一度成为制约工程发展的瓶颈。针对这一问题，我国航天专家经过充分论证，提出在采用我国航天测控网的基础上，充分利用上海天文台佘山站、国家天文台密云站和云南天文台的甚长基线干涉天文测量网（VLBI系统）辅助测量，加之与欧空局开展国际联网合作，以提高测量精度和覆盖面，进而达到满足我国探月工程的测控要求。通过运用这一方法，”嫦娥一号”探月过程中的测控任务圆满完成，为我国后续的探月之旅积累了宝贵的经验。

此次”嫦娥二号”飞行的测控系统与”嫦娥一号”任务时大致相同。主要由我国的航天测控网和VLBI测轨分系统组成，辅以国际联网测控站。主要参与单位包括西昌卫星发射中心、北京航天飞行控制中心、西安卫星测控中心、喀什站、青岛站、远望号航天测量船和中科院上海天文台等，与此同时，还与欧空局积极开展国际测控联网方面的合作。

在此次”嫦娥二号”任务中，测控系统承担的主要任务是:完成火箭发射、卫星奔月和在轨工作等全寿命的测控任务，并支持卫星系统开展相关技术试验。为此，全系统认真部署，积极准备，确立了“跟踪完整、测量准确、指令无误”的工作目标。

成立于1996年的北京航天飞行控制中心，是我国载人航天工程和月球探测工程的飞行控制中心，主要负责指挥调度、控制计算、数据处理、信息交换和飞行器长期管理。自组建以来，圆满完成了”神舟一号”、”神舟二号”、”神舟三号”、”神舟四号”四次无人飞行和”神舟五号”、”神舟六号”、”神舟七号”三次载人航天飞行控制任务以及我国首次月球探测工程飞行控制任务。

北京航天飞行控制中心坚持走自主创新之路，成功研制了以载人航天飞行控制软件为核心的一系列大型软件系统工程；高质量地建成了以高速数据处理网络环境为代表的多个硬件系统，从而使北京航天飞行控制中心在较短的时间内，发展成为一个功能丰富、反应快捷、运算精确、可靠性高的现代化飞控中心。针对我国首次月球探测工程，中心在载人航天工程成功经验的基础上，又成功突破了地月转移轨道控制技术，月球卫星精密定轨技术，大时延多模态下飞行状态判断与控制和多体制联合测控等一系列关键技术难题。产生了一批具有自主知识产权的科研成果。

在此次”嫦娥二号”任务中，北京航天指挥控制中心担负着卫星飞行任务期间的飞控计划制定与实施、卫星状态监视与控制、轨道确定与控制，完成各项在轨试验和长期管理工作，组织协调各系统开展飞行控制工作。为了确保卫星测控工作万无一失，精准无误，中心针对”嫦娥二号”任务多项技术变化和变轨控制过程复杂，精度标定难，任务关键弧段多、延续时间长，操作风险大，组织指挥关系协调面广等难点，大力攻关，科学统筹，实现了一系列创新和突破：一是直接地月转移轨道中途修正控制技术；二是月球轨道捕获控制技术；三是试验轨道段非完全可视弧段升降轨控制技术；四是定向天线精控技术；五是卫星最优停旋控制技术；六是S/X双频段协同控制技术；七是降轨应急控制技术。

此外，在此次”嫦娥二号”任务中，上海天文台的VLBI分系统也是测控系统的重要组成部分。VLBI测控系统利用现有统一S频段测控网并辅以中国科学院VLBI测量系统的测角信息，完成”嫦娥二号”卫星的轨道测量任务。VLBI分系统作为探月工程测控系统的一个重要组成部分。

VLBI分系统由4个VLBI观测站（上海站、密云站、昆明站、南山站）和VLBI中心组成。VLBI分系统按国内准实时模式工作时，各观测站的观测结果经通信网络实时送到位于上海天文台的VLBI中心进行数据实时处理。在非实时模式工作时，各个观测站将观测数据记录在磁盘上，事后送VLBI中心作非实时数据处理。