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为探测火星,中国建“亚洲最大天线”,70米高

为满足我国首次火星探测工程的需要,国家天文台在天津武清站新建了70米天线高性能接收系统。

为探测火星,中国建“亚洲最大天线”,70米高

 

《环球时报》记者26日从中国科学院国家天文台了解到,为满足我国首次火星探测工程的需要,国家天文台在天津武清站新建了70米天线高性能接收系统。

4月25日,70米天线在天津武清成功进行了反射体的整体吊装。该项目建成后将成为亚洲最大的单口径全可动天线,是完成火星探测器科学数据接收任务的关键设备。预计到2020年10月,70米大天线能完全具备火星探测的数据接收能力。

中国首次火星探测工程副总设计师兼地面应用系统总指挥李春来26日告诉《环球时报》记者:“火星与地球最远的距离约4亿公里,是地月距离的1000倍。由于发射信号的衰减与距离的平方成正比,探测器从火星发回的信号到达地球时将变得非常微弱,因此火星探测对数据接收任务来说是严峻挑战,没有这个大口径天线,就不能完成数据接收的任务。极端情况下,可能还得加上密云站的50米天线和40米天线,以及昆明站的40米天线,利用4个天线同时接收数据,然后进行信号合成,才能完成火星探测数据的接收。”

在24日的“中国航天日”活动中,中国行星探测任务被命名为“天问”系列,首次火星探测任务被命名为“天问一号”。今年我国将实施首次火星探测任务,目标是通过一次发射任务,实现火星环绕和着陆巡视,开展火星全球性和综合性探测,并对火星表面重点地区进行巡视勘查。

另中国青年报报道:

今年适逢火星探测“窗口发射期”,是难得的“火星探测年”,世界上多个国家和航天机构都有火星探测计划,我国也将于今年下半年向火车发射首个自主研制的火星探测器。在4月24日火星探测器这天,国家航天局公布了我国火星探测任务名称为“天问一号”,今后我国的行星探测计划任务都将命名为“天问”系列。

6月份之后,天问一号将飞往火星,大约经历7个月的时间到达火星,围绕火星飞行之后,择机释放火星表面探测器降落火星,降落之后释放火星巡游车,火星的表面进行考察探测,也就是火星探测的绕、落、巡一步到位,如果取得圆满成功,那么我国在火星探测的技术方面,将基本可以与航天强国美国看齐了,毕竟除了美国之外,目前还没有哪个国家的探测器能够在火星的表面巡游。

不过,火星虽然是地球的邻居,但是距离地球非常遥远,月球距离地球平均约38万公里,让我们觉得已经非常遥远了,然而火星距离地球最近的时候也在5400万公里之外,最远的时候可达4亿公里,相当于地球和月球之间距离的140到1050倍,所以火星与地球之间的通讯也将是个大难题,以光速传播的无线电信号,单向传输也需要3~22.2分钟才能到达,而发往火星的探测器上由于体积的限制,不可能装载功率特别强大的信号发射器,在探测器发射之后以及到达火星执行任务的时候,它发出的信号如何被我们接收是一个很大的问题。

为探测火星,中国建“亚洲最大天线”,70米高

不过不用担心,据《中国青年报》等媒体报道,中国科学院国家天文台对外称我国正在天津武清站架设一台口径达70米的巨型天线,接收到来自火星的微弱信号将完全没有问题。

这是因为发射信号的衰减与距离的平方成正比,远距离接收的信号会变得比较微弱,那么如何使信号更加清楚呢,最好的方法就是增大接收面积,所以大口径接收天线也是各个航天科技强国的追求。

不只是天问一号火星探测任务,今后“天问”系列探测任务探测器获得的“答案”,都将由这个70米口径,重达2700吨的“大锅”来接收。资料显示,GRAS-4天线总重达2700吨,主反射面直径70米,相当于一座20多层的大楼的高度了,它的信号接收面由16圈共1328块高精度的实面板组成,信号接收面积相当于9个篮球场大小,真的是一个庞然大物,而且它的接收主镜面可以全向移动,可随时调节到信号来源方向,这是中国天眼之类的大型固定式射电望远镜所比不了的。

不过,“天问”系列的任务信号接收也不光只是有这个探测器“自己在战斗”,还有北京密云站GRAS-1(50米口径)、GRAS-3(40米口径)和云南昆明站GRAS-2(40米口径)等天线联合观测,以达到最大的接收性能指标。

该天线于2018年10月开工建设,今年4月25日的时候,70米天线在天津武清成功进行了反射体的整体吊装,代表着这座巨型天线离竣工时期已经不远了,按计划它将于2020年10月具备火星探测的数据接收能力,也就是“天问一号”火星探测器前往火星的路途上时,它就可以接收其发回的信号了。

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