5月15日7時18分

“天問一號”探測器成功着陸於

火星烏托邦平原南部預選着陸區

我國首次火星探測任務

着陸火星取得成功

在這成功的背後

也有北京經開區多家企業的貢獻

航天火箭：幫助“天問”實現深空通信

5月15日，我國首個火星探測器“天問一號”成功着陸於火星烏托邦平原南部預選着陸區，“祝融號”火星車成功傳回了遙測信號。在地球上對相距數億公里的“天問一號”情況瞭如指掌，這背後有北京經開區企業航天長征火箭技術有限公司（以下簡稱“航天火箭公司”）信號採集處理技術，爲“天問一號”保駕護航。

△我國首個深空天線組陣系統

我國首個深空天線組陣系統，是火星探測着陸段地面測控網的重要設備，採用天線組陣技術，利用多個天線接收來自“天問一號”的信號，通過信號合成提高接收信號的信噪比，以達到深空遠距離高速數據接收的目的。航天火箭公司爲該系統研製了信號採集與數據記錄、信號合成及解調處理兩個關鍵分系統設備，通過持續接收、記錄及處理飛行器目標信號，爲“天問一號”保駕護航。

十餘年來，航天火箭公司一直致力於天線組陣技術的攻關，研製了國內首臺組陣信號合成器，技術指標達到了國際先進水平。在此次任務中，航天火箭公司在國內首次採用了通用計算機集羣架構，突破了分佈式前端採樣、多任務調度並行、異構資源池等關鍵技術，使設備可根據任務需求進行模塊重組，具備靈活的系統配置和升級擴展能力。新技術的應用解決了多天線組陣中的高效合成難題，合成信噪比提升4倍，有效提高了我國的深空探測能力，使得“天問一號”雖然遠在數億公里以外，卻彷彿跟我們近在咫尺。

“天問一號”探測器着陸火星雖然只有短短几分鐘，但是着陸過程卻是危險重重。航天火箭公司爲探測器配套研製了傳感器設備，負責完成探測器着陸過程中的參數測量工作，獲取寶貴的熱防護數據，爲“天問一號”成功着陸火星提供了數據支撐。火星探測是我國深空探測非常重要的一環，標誌着我國行星探測大幕正式拉開。後續，航天火箭公司研製的設備將繼續爲此次火星探測任務發揮積極的作用，爲提升我國深空探測能力貢獻力量。

合衆思壯：高精度定位爲天問指路

我國首個火星探測器“天問一號”成功着陸的背後，北京經開區企業北京合衆思壯科技股份有限公司（以下簡稱“合衆思壯”）也是“幕後英雄”。合衆思壯全球星基廣域高精度增強服務系統——中國精度，用在負責衛星海上測控任務的“遠望七號”航天遠洋測量船上，用高精度定位指引“天問一號”飛向火星。

△資料圖

早在火星探測器“天問一號”成功發射升空之前，爲保證此次火星探測任務的順利開展，安裝有中國精度全球星基增強服務設備的“遠望七號”航天遠洋測量船，就已趕赴太平洋預定海域執行衛星海上測控任務。

“遠望”系列航天遠洋測量船主要負責火箭、衛星、飛船等各類航天器的海上跟蹤測控任務。由於在遠海區域無法架設衛星定位參考站及地基通信網絡，採用傳統衛星導航定位只能獲得米級定位精度，而測量船採用了星基增強服務系統，建立了精確的時空基準，這也是“遠望七號”的技術亮點。

中國精度與“遠望”測量船的淵源可追溯到2016年。合衆思壯技術團隊與中國衛星海上測控部合作，在“遠望七號”航天遠洋測量船上安裝了中國精度星基增強高精度定位設備。中國精度系統由合衆思壯自主研發，其具備世界先進水平可覆蓋全球的高精度星基增強衛星導航定位服務系統。

在採用中國精度系統後，通過接收衛星播發的覆蓋全球的中國精度信號，“遠望七號”測量船上的中國精度接收機可以增強北斗/GNSS衛星導航系統的定位能力，在全球任意位置上，爲測量船提供釐米級位置基準，能夠有效助力中國航天事業測控任務的順利完成。

中國精度於2015年6月15日正式面向全球發佈並提供服務至今，其使用體驗和服務性能得到穩定提升。目前，中國精度可向全球用戶提供釐米級的實時服務，並廣泛應用在測量測繪、精準農業、海洋工程，以及機械控制等多個領域。

△“中國精度”隨“遠望七號”出征

此次中國精度伴隨“遠望七號”出征，除了完成火星探測器發射的測控任務外，還擔負着評估剛剛完成全球星座組網的北斗衛星導航系統在航程區域的性能的工作。

中國電科：加裝一雙“X眼”

5月15日，“天問一號”探測器成功着陸火星烏托邦平原南部預選着陸區。作爲工程領導小組成員單位、副總指揮單位，中國電科在火星探測任務中，發揮科學載荷、測控通信系統技術優勢，全面保障“天問一號”成功着陸火星。

據瞭解，中國電科配備研發的我國首款環繞器雷達作爲7個火星環繞器探測設備之一，爲“天問一號”火星探測加裝了一雙“X眼”，精準探測將不是難題；配備的系列測控設備，爲火星探測器在茫茫“星辰大海”中測定軌保駕護航；研發的鋰氟化碳電池組，實現了鋰氟化碳電池在深空探測器上首次應用，有效減少了電源產品高溫下的自放電率，實現了能量在軌長期貯存；配套的電機、傳感器、濾波器、功率模塊、低噪聲放大器、二極管、固放、變頻組件等多款關鍵核心元器件，滿足火星探測組件小型化、高可靠的要求。

“探測器在選定着陸點後，以完美角度切入火星大氣層，成功降落火星是一大難題。由於巨大的通信時延，使地面測控設備無法實時對火星車最後落火階段進行測控，因此最後落火的幾分鐘時間被稱爲‘黑暗時間’。”相關工作人員介紹道。

爲了讓“黑暗時間”不再黑暗，中國電科對系列深空測控站進行研發升級，以更好的性能執行地面遙控、遙測、高精度的目標導航及數據接收等任務。通過組陣技術，中國電科將4套35米深空天線進行組陣合成，這也是我國首個35米深空探測天線陣，可以實現對遠在4億公里以外的火星探測器進行極高靈敏度的微弱信號組陣接收，極大增強地面系統的接收能力。該組陣系統採用高性能的實時及事後多天線信號組陣合成算法，通過多天線系統的綜合資源調度以及任務管理，實現天線單元間高同步高精度的時頻信號分發以及數字化採樣，從而爲接收“天問一號”探測器傳回的微弱信號提供高質量服務。

除4套35米深空天線組陣系統，中國電科還研製了亞洲最大單口徑全可動天線70米天線。該天線具備穩定接收微弱人造數據信號和感知極微弱宇宙自然天體輻射電磁波等功能，爲接收“天問一號”探測器傳回的科學數據提供堅實保障。爲保證天線指向精度，研製團隊採用了多電機控制、抗陣風擾動以及多參數指向標定修正等多項新技術，使天線指向精度大幅提升。團隊還採用了副面賦形和實時吻合、反射體溫度場控制等多個專項技術，提高了天線主反射面面形精度。

此外，根據火星探測任務各弧段應用場景，中國電科對佳木斯66m深空測控站進行了適應性改造，改造後，其與喀什深空測控站、阿根廷深空測控站協同工作，形成全球覆蓋，全力保障火星探測任務的完成。採用DOR（差分單向測距）等方式與其它深空站協同進行干涉測量形成軌道預報，經過連續數天降軌參數的試算確定大氣進入初始點位置，降軌機動前約8小時，在佳木斯深空站測控弧段內，地面注入大氣進入初始點和導航數據等關鍵指令，引領探測器完成避障並安全着陸。爲全部有效利用降火數據，獲取更多關於落火初始階段探測器信息，團隊通過數據慢幀處理策略的優化，實現了低碼率數傳信號接收功能，能做到信息首幀輸出即上報，提高信息有效幀數量，得到更多關於探測器降落時的寶貴信息。

北京經開區的商業航天產業已經具備了較強的產業綜合實力，並初步形成了產業生態，甚至北京經開區榮華南路-地盛街附近還因爲商業火箭企業聚集而被稱作“火箭街區”。北京經開區相關負責人此前介紹，將進一步鞏固“南箭”地位，助力“兩區”建設，下一步，北京經開區將鼓勵衛星網絡產業集羣化發展，打造北京經濟增長新高地。