近日,有媒体披露,我国利用深空测控天线,截获了远在9.6亿公里外的NASA朱诺号木星探测器回传地球信号,并精确测定了卫星轨道,此举显示中国航天有着雄心勃勃的进军深空志向。
朱诺号木星轨道探测器
经证实,这是我国在2016年10月至2017年8月期间,航天飞行控制中心联合喀什与佳木斯两座深空测控站,针对美国朱诺号实施的开环测量试验。两座深空测控站分别配置有35米与66米测控天线,两站于2012年投入使用,在嫦娥二号、三号、五号T1试验器、四号探月任务中发挥了关键作用。
事实上,这并不是我国唯一一次截获美国深空航天器回传信号案例。
2015年6月11日,佳木斯深空测控站66米天线,成功测量47亿公里外新地平线号飞越冥王星的多普勒速度。2017年9月15日,我国又使用刚刚全面建成的深空测控网,对坠入土星的卡西尼号探测器成功进行了测量试验。
佳木斯66米口径测控天线
加上此次曝光的朱诺号,我们已经先后3次截获NASA深空探测器信号,并成功对其进行测控试验,为我国接下来的深空探测任务实施打下了坚实基础。
全球有200多个国家和地区,但能在深空探测,尤其是行星际领域有所建树的国家却是少之又少,时至今日,依然被美国一家垄断。
人类成功部署的4辆火星车,全部来自美国,行星际探测、太阳系边际探测,也是美国一家独大。先驱者10号、先驱者11号、旅行者1号、旅行者2号、新视野号,共5艘太阳系边际探测器全部都是NASA手笔,美国也因此收获了大批原创性深空探测成果。
先驱者10号
那么,为什么其他航天强国没有实施此类任务呢?
放眼世界能,称得上航天强国的选手,欧空局勉强算一个,但他们不是单一实体国家,所以在决策航天工程时,往往因为意见不合而导致探测意愿与动力不足。
俄罗斯虽然掌握着包括液氧煤油发动机、载人航天、大型火箭等航天尖端技术,但却有两个重大短板。首先是航天级电子元器件产业链缺失,甚至连格洛纳斯全球卫星导航系统,都难以及时发射补网,而不得不寻求采购中国造航天级元器件。
俄无法实现航天级电子元器件自给自足
深空探测器往往对寿命有着极端苛刻的要求,连元器件都无法攻克,又怎么能指望他们有什么作为,加上综合国力大不如前,连基本的近地遥感卫星星座因为寿命到期都难以为继,又哪里有钱去征战星辰大海。
归根结底,想要实施深空探测有两项硬指标,一个是强大的综合国力,再就是技术能力。
现如今我国已是拥有90万亿人民币GDP的世界第二大经济体,就财政能力而言已经有足够基础实施系列深空探测项目。
喀什深空站正在扩建的35米口径测控阵列
就在曝光截获朱诺号木星探测器信号的本月,喀什深空站也有了进一步扩建深空天线阵的消息。这是一个由4座35米口径射电天线组成的测控阵列,也是我国第一个实用化大口径天线阵列,研制单位是中国电科集团。
按说我国现有深空测控系统,已经足够满足4亿公里级的火星测控需求,甚至最远已经可以触达47亿公里之遥的冥王星,完全能够满足接下来的嫦娥探月与火星探测工程需求,为什么还要扩建呢?
我国深空测控最远已可触达冥王星
据探月总师吴伟仁披露,我国正在推进太阳系边际探测工程,按照计划,我们将在2024年连续发射两艘太阳系综合边际探测器,它们将在2049年飞临100AU(1AU约1.5亿公里)距离的太阳系边际空间进行综合科学探测,为建国百年献礼。
其中一艘探测器将朝着日球层鼻尖方向飞行,另一艘将朝鼻尖反方向飞行,此前人类并没有任何一艘探测器到达过100AU距离的日球层鼻尖反方向空间,届时两艘飞船将获取远超美国5艘太阳系边际飞船数倍的科学成果。
太阳系运行轨迹
到2030年还将实施第三次太阳系边际探测任务,不同于前两艘飞船,第三艘将采用核反应堆电源,它将朝着日球层极区方向飞行。
深空探测任务最考验的往往是测控能力,100AU换算成公里就是150亿公里,是火星到地球最远距离的37.5倍,信号衰减非常严重,只有高灵敏度测控天线,以及合理的滤波机制才能有效接收与发射信号实现深空航天器精准测控。
进入星际空间
深空测控就像是牵引风筝飞行的线,一旦线断了航天器也就失去了价值。除了正在扩建的4部35米口径天线阵,中国电科还在研制口径达70米的亚洲最大测控天线,建成后将成为我国深空测控的又一支生力军。
在突破100AU距离就位探测后,我们还将在本世纪末突破1000AU单位距离(1500亿公里),抵达太阳引力透镜区域实地探测系列神秘空间。
长征三号乙火箭可以承担太阳系边际发射任务
宇宙很大,有着14亿人口的中华民族原本就是人类文明进程中的绝对主力,未来我们必将在构建人类命运共同体中发挥应有价值。