谁在捕捉来自太空的声音

在中国东北和西部边陲的土地上，在南美洲的巴塔哥尼亚高原上，一面面巨大的深空天线，正向着浩瀚无垠的深空、向着遥远未知的火星接力工作，日夜探索……

从手动对接到自主快速交会对接，从载人飞行到空间站全面建成，从“嫦娥”奔月到“祝融”探火，中国的航天事业不断刷新纪录，中国人探索太空的脚步迈得更大、更远。这一切的背后，是谁在日复一日地遥望星河，捕捉那些来自太空的声音，编织起连通天地的对话……

“北京明白”“雷达跟踪正常”“遥测信号正常”……这一声声让航天员安心的口令，随着我国一次次航天发射，渐渐被人们所熟知。

这些口令代表的，是飞行器或卫星的发射，是航天器上天后的地面控制，是来自空间站的直播信号，是航天员返回地球的导航。在这些口令及时发出、准确传输的背后，是航天系统中看似无形，却又无处不在的关键角色——航天测控通信系统。

深空测控网：护卫天问一号平安

2021年5月，我国天问一号探测器成功着陆火星，时至今日，它仍在环绕火星的轨道上为我们探索着星际奥秘。天问一号距离地球最远时可超过4亿公里，也是目前我国深空测控系统达到的最远距离。在如此遥远的深空还能与地球上的我们传递信息，靠的就是散布在广袤大地上的深空测控天线系统。

从搭乘火箭上天到着陆火星，漫长旅途中天问一号并不孤独。地球一直在自转，要想一直盯紧高速飞行的天问一号，需要在全球布下多个深空站。如果把天问一号比作风筝，那深空测控系统就是人手中紧握的那根风筝线，而测控人就被称作“牧星人”。

为尽可能多地覆盖测控范围， 中国电子科技集团有限公司（以下简称“中国电科”）首席专家柴霖介绍说：“我们利用我国陆地面积的东西纵深，建立了全亚洲口径最大、接收灵敏度最高、连续波发射功率最强、作用距离最远的测控系统——佳木斯66米深空测控站，还有喀什3 5米深空天线组阵系统，以及我国首个海外深空测控站——阿根廷35米深空站。”三大站将实时保驾护航，无死角捕获飞行器的位置和状态，测控覆盖率高达90% 以上。

2021年2月，深空测控站接收到天问一号火星探测器传回地面的首幅图像。图像里，火星阿茜达利亚平原、克律塞平原、子午高原、斯基亚帕雷利坑，以及最长的峡谷——水手谷等标志性地貌清晰可见。

声像传输只是开胃菜，各个深空测控站组成一张看不见的深空测控网，确保天问一号的位置、速度和状态正常，将一条条命令及时准确地送达上亿公里之外的探测器，精准执行着陆巡视器与环绕器分离、火星着陆等任务所需的远程控制；高性能接收探测器获得的火星图像、火星形态结构等科学数据，同时接收探测器发回地球的遥测信息，全程掌控任务设备状态，为任务提供数据支持。

在这样的通力合作下，上亿公里之外的探测器才能准确完成各项指令，深空测控系统为天问一号任务的圆满完成提供了坚实的测控保障。

天地传输速率达到5G 水平，难度好比针尖对针尖。

国际空间站目前的传输速率最高大概是6 0 0 米/秒，而中国空间站的传输速率能达到1 2 0 0 米/ 秒，相当于国际空间站的2 倍，保证了直播画面的清晰度和流畅性。

在地面上，人们和基站的相对速度很小，整个网络环境也相对固定；而空间站在太空中高速运动，一天绕地球十几圈，地面设备如果去跟踪和捕捉这个目标，同时还要进行对准工作，相当于在极其远的距离下，让针尖对准针尖。不仅如此，以前我们的航天器在绕飞地球过程中，还存在飞到我们地面监测站监控盲区的情况，现在通过中继卫星，也可以保证百分之百的跟踪和监测。

——王钧慧 中国电子科技集团第十研究所

深空天线组阵：倾听4亿公里外的声音

我国迈向深空的脚步越走越远，仅靠单个大口径测控天线，已经不能满足深空测控任务对测控和数据传输的需求。

星际空间广袤无垠，从月球的38万公里到火星的4亿公里，信号衰减了约100万分之一，能够接收到的信号微乎其微。克服远距离障碍，从嘈杂噪声中提取极其微弱的有用信号，建立与探测器的电波联系，是科研工作者必须攻克的难题。

“通过缜密论证，我们决定采用多个地面天线联合工作的方案，通过信号处理，使它们构成一个整体，从而形成具有更优异性能的天线组阵系统。”中国电科首席专家耿虎军说。

千锤百炼方能成钢。经过多年攻关，中国电科研制出4×35米天线组阵深空测控系统并投入使用，将这个艰巨的任务变成了现实。以单天线作用距离4亿公里计算，合成后的系统作用距离超过8亿公里，且性能不会下降，为未来我国走向更深远的太空提供了雄厚的测控技术储备。

2012年，天链一号3颗中继星全部发射完成，我国成为世界上第二个拥有对中、低轨航天器全球覆盖能力的中继卫星系统的国家。

2019年，天链二号01星成功发射，這是我国第二代地球同步轨道数据中继卫星的首发星。

2021年，通过3颗中继卫星和空间站核心舱的中继天线，我国的天地测控覆盖率达90% 以上。

2022年，空间站三舱组合体建成，天地测控覆盖率接近100%，陆基、海基、天基三位一体测控网络形成。

其中，陆基是指地面建站，跟踪弧段很短，主要用于保证发射链和返回链的稳定测量。我国现有地面站共11个。

海基是指测量船，用于对海洋区域的机动测控。我国建造了远望1—7号共7艘测量船，目前4艘在用。

天基是指中继卫星系统，相当于赤道上的地面站，一个站就可以看到半个地球，测控覆盖面相当大。我国现已发射8颗测控卫星，目前1颗退役，7颗在用。

全方位立体布局，中国探测高度不断刷新

在每一次的航天发射任务中，陆、海、天全方位系统布局，地面雷达、地面测控站、海上测量船及中继卫星系统，用无形的电波张开了一张100% 覆盖的测控通信之网。

沿着距离轴丈量我国深空测控网的作用距离，月球探测38万公里，图塔蒂斯小行星光学成像700万公里，火星探测4亿公里，但深空探测不止于火星。载人登月、月球科研站、木星以及远天体的探测……我国测控通信技术走入了更远的深空，也走向了全面发展的新阶段，促使中国人迈向星辰大海的脚步不断延伸。

宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。几十年间，一代又一代牧星人刻苦攻关，从第一代测控体制到如今的第三代综合化测控体制，从软件到硬件，从基础元器件到整机到系统的100% 国产化自主可控，从人工操作到自动运行，我们的深空测控一步步实现了让“玉兔”在月球背面通过“鹊桥”与地面测控站互致问候，让天问一号探测器环绕火星，让祝融号在火星表面款款而行。

星空浩渺无垠，探索永无止境。面向未来，中国还将在地月光通信、上行天线组阵、下行天线组阵等尖端技术领域持续深耕，继续深入探讨如何对深空大天线与光通信链路进行融合设计、如何更加高效地汇聚大口径的天线资源，共同接收来自遥远深空的信号……

本文内容来自《坐标中国之中国深度 探进深空》科普主题片