測軌、定軌彰顯技術創新

　　10月24日18：05，嫦娥一號從西昌衛星發射中心升空；

　　10月25日，衛星首次變軌；10月31日，衛星變軌奔月；

　　11月4日18時，衛星飛至距地面高度38萬公里處，以每秒300多米的速度飛向月球捕獲點；

　　11月5日11時，衛星實施第一次近月制動，距地面高度約為39萬公里；

　　11月6日，衛星第二次制動；

　　11月7日，衛星第三次近月制動，進入環月工作軌道……

　　在這個嫦娥一號的奔月日程表里，每一步都不容小覷。我們如何遙測40萬公里之外的衛星動態，如何將指令在最短的時間內傳達給“嫦娥”，測軌、定軌都是難題。

　　最讓研制人員緊張的是，不只是有測軌、定軌技術上的難關亟待攻破，還有軌道控制可靠性要求非常高。在繞月探測工程中，軌道控制次數多，條件苛刻，并且，由于地—月—衛星時空關系的限制，在地球飛往月球的途中只有單次機會實施軌控，軌道控制只能成功不能失敗。

　　面對深空測控的難題，針對我國航天測控系統的現狀，北京跟蹤與通信技術研究所的科技人員首次提出了利用“USB＋VLBI”聯合測軌的方法，提高定軌精度。

　　首先，提高USB測控系統的能力。天線的口徑和探測距離成正比，增大天線口徑可以增加探測距離。因此在USB測控系統中增建了18米單收天線，改善了原有設備系統的性能，使地面站作用距離從地球范圍延伸到月球范圍。

　　其次，在航天測控領域引入天文測量技術。為了進一步滿足深空測控的要求，科技工作者又想到了天文測量技術。天文測量使用的射電望遠鏡能夠接收遙遠星系的射電源發出的寬帶微波輻射信號。雖然也叫“望遠鏡”，但射電望遠鏡并不是通常概念下的光學望遠鏡。它是由大口徑天線、低噪聲接收機和寬帶記錄裝置組成的無線電接收系統。

　　但是，單個射電望遠鏡無法實現測軌、定軌，必須將兩個以上的射電望遠鏡組合起來。其基本原理是，通過設在不同位置的天線，接收同一無線電信號，計算信號到達兩個天線的時間差，確定射電源相對于兩個天線的角度。通過三個不在一條直線上的天線，就可以確定射電源所在的方向。這種測量方法稱為甚長基線干涉測量技術，簡稱為VLBI。它通過無線電波干涉的方法，將間隔數百乃至數千公里的口徑較小的射電望遠鏡合成為巨大的綜合口徑望遠鏡，兩個望遠鏡之間的距離稱為基線，基線越長，VLBI就能獲得更高的分辨率，是目前分辨率最高的天文觀測技術。

　　VLBI系統一直用于天文觀測，主要應用于對射電星的研究，利用這一原理，可以通過射電望遠鏡接收衛星上發出的無線電信號，確定深空中衛星的角位置，并對與衛星鄰近的標校星同時觀測，可以進一步提高對衛星角位置測量的精度。

　　USB+VLBI方案是以我國S頻段航天測控網為主，輔以中國科學院的VLBI天文測量系統，突破了VLBI系統原有的“事后處理”的天文觀測模式，實現了準實時處理，解決了“嫦娥”衛星遠程測控和高精度測軌、定軌的難題。

　　將天文測量技術與航天測控相結合，是嫦娥一號整個測控過程中非常關鍵的技術創新。董光亮將之總結為“最小的經濟投入，解決了我國繞月探測工程的測定軌關鍵技術”，是“集成創新取得的成功”。

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