测轨、定轨彰显技术创新

　　10月24日18：05，嫦娥一号从西昌卫星发射中心升空；

　　10月25日，卫星首次变轨；10月31日，卫星变轨奔月；

　　11月4日18时，卫星飞至距地面高度38万公里处，以每秒300多米的速度飞向月球捕获点；

　　11月5日11时，卫星实施第一次近月制动，距地面高度约为39万公里；

　　11月6日，卫星第二次制动；

　　11月7日，卫星第三次近月制动，进入环月工作轨道……

　　在这个嫦娥一号的奔月日程表里，每一步都不容小觑。我们如何遥测40万公里之外的卫星动态，如何将指令在最短的时间内传达给“嫦娥”，测轨、定轨都是难题。

　　最让研制人员紧张的是，不只是有测轨、定轨技术上的难关亟待攻破，还有轨道控制可靠性要求非常高。在绕月探测工程中，轨道控制次数多，条件苛刻，并且，由于地—月—卫星时空关系的限制，在地球飞往月球的途中只有单次机会实施轨控，轨道控制只能成功不能失败。

　　面对深空测控的难题，针对我国航天测控系统的现状，北京跟踪与通信技术研究所的科技人员首次提出了利用“USB＋VLBI”联合测轨的方法，提高定轨精度。

　　首先，提高USB测控系统的能力。天线的口径和探测距离成正比，增大天线口径可以增加探测距离。因此在USB测控系统中增建了18米单收天线，改善了原有设备系统的性能，使地面站作用距离从地球范围延伸到月球范围。

　　其次，在航天测控领域引入天文测量技术。为了进一步满足深空测控的要求，科技工作者又想到了天文测量技术。天文测量使用的射电望远镜能够接收遥远星系的射电源发出的宽带微波辐射信号。虽然也叫“望远镜”，但射电望远镜并不是通常概念下的光学望远镜。它是由大口径天线、低噪声接收机和宽带记录装置组成的无线电接收系统。

　　但是，单个射电望远镜无法实现测轨、定轨，必须将两个以上的射电望远镜组合起来。其基本原理是，通过设在不同位置的天线，接收同一无线电信号，计算信号到达两个天线的时间差，确定射电源相对于两个天线的角度。通过三个不在一条直线上的天线，就可以确定射电源所在的方向。这种测量方法称为甚长基线干涉测量技术，简称为VLBI。它通过无线电波干涉的方法，将间隔数百乃至数千公里的口径较小的射电望远镜合成为巨大的综合口径望远镜，两个望远镜之间的距离称为基线，基线越长，VLBI就能获得更高的分辨率，是目前分辨率最高的天文观测技术。

　　VLBI系统一直用于天文观测，主要应用于对射电星的研究，利用这一原理，可以通过射电望远镜接收卫星上发出的无线电信号，确定深空中卫星的角位置，并对与卫星邻近的标校星同时观测，可以进一步提高对卫星角位置测量的精度。

　　USB+VLBI方案是以我国S频段航天测控网为主，辅以中国科学院的VLBI天文测量系统，突破了VLBI系统原有的“事后处理”的天文观测模式，实现了准实时处理，解决了“嫦娥”卫星远程测控和高精度测轨、定轨的难题。

　　将天文测量技术与航天测控相结合，是嫦娥一号整个测控过程中非常关键的技术创新。董光亮将之总结为“最小的经济投入，解决了我国绕月探测工程的测定轨关键技术”，是“集成创新取得的成功”。

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