专门“接听”火星信号,亚洲最大单口径天线完成验收

作为我国首次火星探测任务的一个关键设备,随着火星探测器逐渐飞抵环绕火星轨道,我国自主研制的70米口径全可动天线,也是亚洲最大单口径天线,也将正式上岗。

今天(3日)下午,这座天线的验收会在北京举行,正式交付给它的用户——中国科学院国家天文台。

总台央视记者:我现在就是在这个70米口径天线的内部,来到这的第一感觉就是非常大,脚下就是天线所采用的反射面板,它的面积有4560平方米,相当于10个篮球场的大小,这个天线的高度有72米,重量有2700吨,在整个火星探测任务当中,它主要承担的就是数据接收的任务。

目前,我国已经投入使用的天线,有35米、40米、50米等多种类型,但是由于火星距离地球较远,已经投入使用的天线无法满足接收火星探测器回传数据的需求。而这座70米口径的天线,可以说是为火星任务专门定制的。

中国科学院国家天文台研究员 首次火星探测任务工程副总设计师 李春来:应该是目前亚洲口径最大的一个全可动的天线。天线建设就是为了我们能接收到4亿公里远距离的一个微弱的火星的科学探测数据。

目前,天问一号火星探测器正在逐步靠近火星,预计近期将会被火星引力场捕获,进入环绕火星的轨道。随后火星探测器上携带的多种科学载荷将陆续开机,并回传数据。而能否接收到这些数据,也是本次火星探测任务成败的关键一环。

中国科学院国家天文台研究员 首次火星探测任务工程副总设计师 李春来:如果是说我们都接收不到火星探测的科学数据的话,我们火星探测就是失败的,没有意义的,所以它是非常关键的。因为它要接收到火星发回来的信号,也是事关着火星探测工程的一个成败。

双曲面接收 捕捉4亿公里外科学数据

由于火星距离地球较远,火星探测器上发出的信号在回传过程中,会随着距离的变大而衰减。为了捕捉到这些珍贵而又微弱的信号,研制团队采用了大口径双曲面天线来接收数据,既保证能够接收到足够的信号量,同时也保证传输数据的准确性。

形象地说,从火星探测器上回传数据,就相当于在探测器上用一支激光笔照向地球。虽然信号在火星探测器一端是一个点,但由于传输距离的不断变大,信号在到达地球的时候,就变成了一个放大很多倍的圆形面。

中国科学院国家天文台研究员 首次火星探测任务工程副总设计师 李春来:随着距离变远,它的能量是在衰减的,它的密度在变小,能量密度在变小,就是我们接收到的单位面积里面的能量就会越少,所以需要一个大面积的天线才能把能量集中起来,才能拿到。

而为了捕捉到这些带着探测数据的信号,天线在接收数据过程中,采用双曲面反射,信号通过集中、放大等一系列环节,最终才能将捕获到的数据传输到计算机中,进行后续的分析。

中国科学院国家天文台研究员 首次火星探测任务工程副总设计师 李春来:首先接触的是脚底的反射面板,然后再把它反弹到副面去,然后再折回到馈源里面,接收机要把它微弱的信号我们再放大,放大后再做传输,再做处理。

尽管数据信号经过多次反射,能量会产生一定程度的衰减,但由于信号持续不断传向地球,所以只要接收足够多的数据,就可以保证数据的准确性。

中国科学院国家天文台研究员 首次火星探测任务工程副总设计师 李春来:打到各个地方的信号,只要它是同相的,也就是同时来的信号都是一样的,信号量越多它信号会越强,然后越强的话我们就可以同一次送更多的信息,这样我们能够更多把它解出来。

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