“中国深空测控技术丛书”序
对未知世界的探索,是人类发展的永恒动力; 对茫茫宇宙的认知,是人类的不懈追求。人类对于深空的探索,会让人类更加懂得,要珍惜共同的家园——地球。进入21世纪以来,随着航天技术与空间科学的飞速发展,人类认识宇宙的手段越来越丰富,范围也越来越广; 开展地月日大系统研究,进行太阳系边际探测,已成为人类航天活动的重要方向。无论是从技术难度、规模大小,还是从科学贡献来看,深空探测都处于前沿领域。可以说,深空探测已经成为21世纪世界航天大国和空间组织进行科技创新的战略制高点。
深空测控具有作用距离远、信号微弱、信号时延大和信号动态大等特点,是实施深空探测任务需关注的首要问题,其技术含量高、难度大,被称为航天测控领域的“技术皇冠”。深空测控系统作为专用于深空航天器跟踪测量、监视控制和信息交换的系统,在深空探测任务中具有不可替代的重要地位和作用。通常,将地面的多个深空测控站组成的测控网称为“深空网”或“深空测控网”,特指专门用于深空航天器测控和数据通信的专用测控网,它配有大口径抛物面天线、大功率发射机、极高灵敏度接收系统、信号处理中心及高精度高稳定度时间频率系统,能完成月球和深空探测器的测控通信任务。
自2004年启动实施探月工程以来,中国深空测控系统建设问题就提上了议事日程,先后历经了规划论证、关键技术攻关、系统建设应用三个阶段。2008年探月工程二期立项后,率先建设了国内喀什35m和佳木斯66m两个深空站,于2013年建成并成功支持了“嫦娥二号”拓展任务和“嫦娥三号”任务实施; 2011年探月工程三期立项,又确定在南美洲建设第三个深空站,最终在2017年建成阿根廷35m深空站并投入使用,成功支持了“嫦娥四号”和“嫦娥五号”任务。中国深空测控网的研制建设前后历时十年,最终拥有了功能体系完备的深空测控能力,并成为与美国深空网和欧洲航天局深空网比肩的世界三大全球布局深空测控网之一,具备了独立支持月球和深空探测任务的能力。在我国首次火星探测任务中,又在喀什深空站建成了由四个35m口径天线组成的第一个深空测控天线阵系统,进一步增强了深空探测任务测控支持能力。未来中国深空测控网将面临更复杂的测控通信任务、更遥远的测控通信距离、更高的深空导航精度等诸多新的挑战。伴随着后续月球和深空探测工程的实施,中国深空测控网将向更高的频段、更高的测量精度、更强的通信能力发展,Ka频段技术、深空光通信、射频光学一体化、百千瓦级超大功率发射、广域天线组阵等更尖端的测控通信技术将应用于深空测控网。
这套“中国深空测控技术丛书”由参与深空测控系统设计与研制建设的一线技术专家,对中国深空测控网系统设计、研制建设、工程应用和技术攻关所取得的技术成果和工程经验进行了系统性总结凝练而成,内容涵盖了深空测控网系统设计、深空无线电测量技术、深空通信技术、深空测控大口径天线、大功率发射、超高灵敏度接收及信号处理等技术领域。
这是一套凝结了中国深空测控系统设计和研制建设一线专家十数年心血的集大成之作,汇集了专家们的智慧和经验; 这是一套系统性总结中国深空测控技术领域创新发展的引领之作,蕴含着专家们的创新理念和思路; 这是一套指引中国深空测控系统技术发展的启迪之作,透露出专家们对未来技术发展方向的思考和畅想。我们相信这套丛书会对我国从事深空测控技术领域的工程技术人员提供有益的借鉴和指导; 这也是为立志投身深空探测事业的年轻读者提供的一套内容丰富的技术全书,为他们的成长提供充足的动力。
中国探月工程总设计师中国工程院院士
2022年4月
