前言
深空网是人类与深空探测器联系的桥梁与纽带。深空网拥有深空测控通信能力,是开展月球探测必须具备的前提条件,也是探月工程最具挑战性的任务之一。探月工程启动后,我国的测控工程师们以探月工程为牵引,兼顾火星、小行星等深空探测任务的需求,描绘出中国深空网的蓝图——在布局上,由分布在中国东部、西部以及南美洲的3个深空站提供全球90%以上的测控覆盖; 在频段上,兼容了目前国际上深空测控任务使用的所有频段; 在天线口径上,按照4亿千米火星探测的基本要求设计。
佳木斯66m S/X双频段深空测控通信系统(DSF1)和喀什35m S/X/Ka三频段深空测控通信系统(DSF2)的设计建设正是在这一蓝图下进行的。经过5年的研制建设,这两套深空测控通信系统均于2013年正式投入使用。它们的建成,极大地提升了中国远距离测控通信能力,成为中国航天测控发展史上又一个重要的里程碑。
这两套深空测控通信系统基于国内自主研发,成功实现了波束波导馈电系统、10kW 速调管功放、超低温制冷场放、微弱信号超窄带接收机、氢钟建造及干涉测量等技术。按照空间数据系统咨询委员会(CCSDS)建议书中的深空测控任务标准,这两套系统已经具有音码测距、伪码测距、载波相位测量、三向测量等功能,采用空间链路扩展(SLE)协议,可以和符合CCSDS建议的其他国外深空测控站实现深空测控任务的国际联测和数据交互。
2012年,两套深空测控通信系统在嫦娥二号与图塔蒂斯小行星交会飞越探测中获得成功应用,并于2013年作为主力测控通信设备圆满完成了嫦娥三号探月飞行任务。这标志着中国深空测控通信能力的形成,使中国成为国际上第四个具有独立完成深空测控任务能力的国家。
北京跟踪与通信技术研究所是这两套深空测控通信系统的总体设计单位,西南电子技术研究所是66m S/X双频段深空测控通信系统的总体研制单位,石家庄通信测控技术研究所是35m S/X/Ka三频段深空测控通信系统和深空干涉测量系统的总体研制单位,西北电子设备研究所、中原电子技术研究所、北京遥测技术研究所、中国西安卫星测控中心、中国人民解放军装备学院、合肥低温电子研究所等单位承担了这两套系统有关分系统的研制工作。在此,对他们为中国航天测控事业作出的努力和贡献表示衷心的感谢!
中国深空网及其深空测控通信系统的研制,为设计师队伍提供了极富挑战的创新实践平台。他们积极进取,勇于探索,采用大量电子与信息技术领域的尖端技术,攻克多项关键难题,取得了许多宝贵经验和技术成果,成为航天测控领域一笔宝贵的财富。把这些来之不易的技术成果固化下来,是编写本套图书的主要目的。
本套图书由三个分册组成,分别是《S/X双频段深空测控通信系统》《S/X/Ka三频段深空测控通信系统》和《深空干涉测量系统》,对应着佳木斯66m深空测控通信系统、喀什35m深空测控通信系统以及由这两套深空系统与数据处理中心组成的甚长基线干涉测量(VLBI)系统。书中对上述设备系统级和分系统级的功能与技术指标、组成及工作原理、方案设计、关键技术等进行了系统详尽的描述,希望为我国深空测控通信系统的使用者提供详尽系统的技术资料,为我国后续深空测控通信系统的设计提供有益的参考和借鉴,也希望能为对深空测控通信感兴趣的同行们提供有用的技术资讯。
本套图书的编写人员均为中国深空网的设计和研制人员。他们在承担繁重工程任务的同时,挤出时间从事写作工作,对深空测控通信系统涉及的技术进行了细致的归纳梳理和认真的分析总结。由于我们写作水平有限,书中难免有疏漏和不当之处,恳请读者批评指正。
《中国深空网: 系统设计与关键技术》编审委员会
2016年5月