前言 　　本书介绍了由深空网（DSN）和喷气推进实验室（JPL）负责的行星际探测通信系统设计。本书对六个具有代表性的行星际任务的设计和性能进行了描述，阐述了这些任务的系统设计和通信链路性能。这六个案例按照时间顺序，展现了从20世纪70年代至当前最新任务中，DSN、星载软硬件技术、能力和性能的进步。 　　第1章概要描述了过去五十年的深空通信能力，介绍了链路设计过程和DSN的当前能力。第2章概要描述了DSN。 　　第3章到第8章描述了从20世纪70年代的“旅行者号”到21世纪初的火星科学实验室任务，这六个任务是所有直接利用深空网测控通信的代表。其中的两个任务还可以通过火星轨道器中继实现火星表面探测器与地球之间的通信。 　　“旅行者号”任务原计划为木星和土星的飞越任务，其X频段通信系统是为了获取这些行星探测的科学数据量身定做的。随着深空网的发展，两个“旅行者号”航天器在完成原有任务的基础上，还能从飞越海王星和天王星甚至更远距离的拓展任务中传回数据。 　　“伽利略号”任务原计划是在其环绕的木星轨道上，利用X频段高增益天线向地面发送其获取的大部分科学数据。在飞往木星的巡航段早期，X频段高增益天线发生故障无法完全展开，故而JPL将主要精力放在了改变航天器软件和地面站遥测系统上，使其能够通过S频段低增益天线获取足够的科学数据。 　　“深空1号”任务的目的是作为在轨飞行平台对新技术进行验证，同时附带开展了一些科学探测。该航天器携带了首套小型深空应答机（SDST），自从在“深空1号”上使用以来，SDST已成为许多任务中航天器与DSN通信的主要手段。它还携带了一套Ka频段固态放大器，利用其对Ka频段深空通信性能进行了测试。值得关注的是，在航天器姿态控制系统出现故障后，通过航天器和地面站的联合控制，在数据接收期间成功实现了航天器天线的指向控制，完成了数据接收。 　　火星勘察轨道器除了其自身的科学探测任务之外，也作为火星表面着陆器和巡视器的通信中继终端。为了实现直接对地通信，火星勘察轨道器除了使用SDST外，还配备了100W的X频段行波管放大器和一个大口径固定式高增益天线。对于火星表面的UHF中继通信，它使用了无线电导航系统（Electra）收发信机和Proximity-1通信协议。 　　两个火星探测巡视器——“勇气号”和“机遇号”，为了完成火星表面操作任务，都配备了SDST和两套互为备份的X频段固态放大器用于直接对地通信，UHF收发信机用于与火星轨道器间的中继通信。原计划它们在火星表面着陆后的探测周期为90天，但两个巡视器都超期服役，其中“机遇号”目前仍在探测中。 　　火星科学实验室展现了首次用于“深空1号”、火星勘察轨道器和火星探测巡视器上通信系统的成熟度。2012年8月，火星科学实验室在火星着陆后，一直通过与火星探测巡视器类似的X频段设备实现对地通信，并通过与火星勘察轨道器相同版本的Electra收发信机实现中继通信。 吉姆·泰勒（Jim Taylor） 帕萨迪纳，加利福尼亚 2016年1月

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