王琼

衡量深空测控通信能力的三把标尺

具体来说，测控通信包括跟踪测量、遥测、遥控、数据传输等业务。跟踪测量是指观测和计算航天器的移动轨迹，遥测是指监视航天器的状态，遥控是指向航天器发送控制指令以达到想要的状态，数据传输是指在天地间传递语音、图像、科学探测数据等各类信息。因此，测控通信能力通常体现在够得着、看得全、测得准三个方面。

位于智利阿卡塔马沙漠的阿卡塔马大型毫米波天线阵，由64台口径为12米的天线组成（图片由美国国家射电天文台NRAO、联合大学有限公司AUI和欧洲天文研究组织ESO提供）

 美國戈尔德斯顿70米深空测控天线（图片由美国宇航局NASA提供）

够得着

够得着，即天地间通信要有足够的信号强度。在宇宙这样的自由空间中，无线电信号功率随距离的平方成反比，损耗很大，这就使得到达深空探测器和地面的信号非常微弱。比如火星比地球同步轨道的路径损耗增加81dB（分贝），也就是说如果其他条件相同的话，在地面上接收到来自火星的信号强度仅为地球同步轨道的8×10-9。

为了解决远距离通信问题，人们采取了很多技术措施。其中很重要的一种方法是加大天线的口径，这相当于我们用更大的喇叭来喊话，或者用更大的耳廓来捕捉微弱声音。目前加大地面天线口径尺寸已趋于极限，迄今为止最大的测控天线口径是70米，重达3000吨，而这也带来了机械结构复杂、造价高昂等一系列问题。因此，今后的主要突破方向，不再是继续加大单个天线口径，而是采用天线组阵技术，利用多个天线组成天线阵列，通过电磁波的叠加实现信号增强，达到更大的等效天线口径，提高捕获微弱信号的能力。……