李金岭 张津维 刘鹂 郭丽 钱志瀚

（中国科学院上海天文台，上海 200030）

1 引言

传统的飞行器跟踪定位基于雷达测距和多普勒测速技术。这两种无线电技术可直接测量飞行器相对于观测站在视线方向的距离和速度，但对垂直于视线方向的飞行器位置和速度不敏感。随着飞行器距离的增加，测量的信噪比逐渐降低、测量误差逐渐增大，参数的相关性也逐渐增强，导致定轨定位精度会越来越差。对那些飞向目标大行星的探测器“打靶”轨道测控而言，单纯依靠测距测速类观测，因为瞄准距很大而增加了工程的风险。传统距离测量和多普勒测速的固有局限性，促成了甚长基线干涉测量（VLBI）技术［1］被引入深空跟踪观测之中。

VLBI技术应用于航天器跟踪可追溯到20 世纪70年代中后期，如海盗号（Viking）火星探测器和先驱者号（Pioneer）金星探测器跟踪［2］。70年代后期 将 双 差 单 程 测 距（Delta Differential One-way Ranging，△DOR），亦称宽带差分VLBI技术，用于旅行者-1、2（Voyager-1、2）探测器巡航阶段的跟踪测量［3］，相对于河外射电源的角距测量精度达到100nrad，90年代测量精度提高至30nrad，并用于支持多个行星际探测器跟踪，如对麦哲伦（Magellan）金星轨道器的跟踪，将太阳系行星历表与天球参考架的连接精度提高至5nrad水平。1998年“火星气候轨道器”（MCO）的失败，表明了宽带差分VLBI技术对于深空探测器跟踪测量的重要意义，由于未使用VLBI技术，未能及时发现切平面误差增大的致命缺陷，最终导致悲剧性结局。此事件直接促成了△DOR 成为一种测距测速之外的行星际探测器常规跟踪技术，并成功支持了2001年的奥德赛（Odyssey）火星探测任务。……