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地面应用系统

来源:动视网 责编:小OO 时间:2025-09-27 08:10:34
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地面应用系统

地面应用系统是月球探测数据传回地球的唯一通道。我国航天工业的历史已有50年,上世纪八十年代以来,我国已为各种不同的应用卫星建立了地面数据接收站,但这些地面接收设备都是针对人造地球卫星建立的,多是针对1000公里以下的应用卫星,或大约4万公里高度的通信卫星设计的数据接收设备和地面站,天线口径较小。地球到月球的距离有40万公里之遥,比人造地球卫星远10倍以上。由于无线电信号接收的最大影响是空间距离带来的信号衰减,同时月球探测信号还存在时间延迟、低覆盖率等特点,我国现有人造地球卫星的数据接收地面站无
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导读地面应用系统是月球探测数据传回地球的唯一通道。我国航天工业的历史已有50年,上世纪八十年代以来,我国已为各种不同的应用卫星建立了地面数据接收站,但这些地面接收设备都是针对人造地球卫星建立的,多是针对1000公里以下的应用卫星,或大约4万公里高度的通信卫星设计的数据接收设备和地面站,天线口径较小。地球到月球的距离有40万公里之遥,比人造地球卫星远10倍以上。由于无线电信号接收的最大影响是空间距离带来的信号衰减,同时月球探测信号还存在时间延迟、低覆盖率等特点,我国现有人造地球卫星的数据接收地面站无
地面应用系统是月球探测数据传回地球的唯一通道。我国航天工业的历史已有50年,上世纪八十年代以来,我国已为各种不同的应用卫星建立了地面数据接收站,但这些地面接收设备都是针对人造地球卫星建立的,多是针对1000公里以下的应用卫星,或大约4万公里高度的通信卫星设计的数据接收设备和地面站,天线口径较小。地球到月球的距离有40万公里之遥,比人造地球卫星远10倍以上。由于无线电信号接收的最大影响是空间距离带来的信号衰减,同时月球探测信号还存在时间延迟、低覆盖率等特点,我国现有人造地球卫星的数据接收地面站无法接收到月球轨道距离的嫦娥1号卫星探测数据,需要建设新的、能力更强的深空数据接收站,采用大口径接收天线,降低噪声温度,改进通信技术,改善信道传输质量,才能实现月球探测数据的接收。为此国家天文台为嫦娥工程(和其他深空探测项目)建设了两个用于月球探测和更远的深空探测的数据接收的地面站。

根据任务要求,地面应用系统设置了运行管理、数据接收、数据预处理、数据管理和科学应用与研究5个分系统,其中数据接收分系统包括密云和昆明两个地面站,另外4个分系统分布在国家天文台本部,因此地面应用系统的设备和工作人员运行在北京密云地面站、云南昆明地面站和国家天文台总部三个地点。

(一)密云地面站

密云地面站位于密云水库北岸的不老屯镇,是上世纪六十年代开始建立的天文观测基地,占地约70亩,建筑面积约5000平米。密云站建有国内目前口径最大的50米射电望远镜,天线高56米,总重680吨,由结构、馈源和伺服控制三部分组成。天线座架采用轮轨方式,反射面直径为50米,共有七环、432块面板,其中内圈30米为实板面板,五环以外20米为6.5cm的丝网面。馈源系统采用主焦方式,目前有UHF、L、S/X、Ku四个组合共六个频段。

除50米天线外,密云站还为嫦娥工程配置了一套数据接收信道设备和任务支持设备,包括S波段高频接收机,中频基带处理系统,数据记录和落地存储设备,高精度的时频系统(高精度氢原子钟、时间比对设备、GPS接收、授时系统等),测量标校设备,以及支撑地面站工作的公共设备(如机房、空调设备、双回路供配电系统等)。为完成VLBI的测轨任务,密云地面站还配备了一套VLBI测量设备。

装备有50米天线接收系统的密云地面站,是我国目前数据接收能力最强的地面站,已成为我国深空探测和射电天文的重要设备,在嫦娥工程中承担着科学数据接收和VLBI精密测轨两项重要任务,并在“子午工程”中担负IPS检测和射电天文观测任务。密云50米天线还将承担更多的天体物理观测任务和国际合作,并将成为我国计划中的火星探测、国际紫外天文台(WSO)、夸父计划等深空探测项目中数据接收和VLBI精密测轨的重要设备。通过这些项目的执行和月球探测二三期工程的持续建设,密云地面站将成为我国接收能力最强的、国际著名的深空站。

(二)昆明地面站

昆明地面站位于云南省昆明市东郊凤凰山上,占地约40亩,目前有建筑面积约2000平方米。昆明地面站属于地面应用系统数据接收分系统的另一个数据地面站,同时也要承担VLBI测轨工作,其数据接收设备、数据落地记录设备、时间系统、VLBI设备和业务支撑系统的配置与密云地面站相同,唯一的差别是昆明站配置的是40米口径的射电望远镜。

昆明地面站40米天线是目前国内口径第二大的射电天线,天线重380吨,高42米,天线采用转台式结构,反射体由4块可调的面板组装而成,内径26米为208块铝合金蒙皮实体面板,其余外圈为256块不锈钢丝编织网(孔径4mm)。馈源采用卡塞格伦型后馈电方式,由圆锥波纹喇叭及馈电网络组成,是国内最大的转台式卡塞格伦型天线。

嫦娥1号卫星获得的探测数据,由这两个地面站同时接收,两套系统互为备份,以保证这些珍贵的探测数据得到可靠的接收。

(三)地面应用系统总部

地面应用系统总部是地面应用系统业务运行的核心,业务内容包括了除数据接收之外的运行管理、数据预处理、数据管理和科学应用与研究等4个分系统。

总部设于北京市朝阳区大屯路的国家天文台,主要设备包括5台高性能的计算机服务器,工作站,计算机终端,双机热备份的网络通信设备,海量、高性能的光纤磁盘和磁带库存储设备,大屏幕显示系统、不间断电源系统,语音调度设备、监视显示系统,以及大量针对探测任务开发的应用软件。

总部是整个地面应用系统业务运行的核心,负责整个系统的业务运行计划,调度地面站执行数据接收工作,监视嫦娥1号卫星及其科学仪器的工作状态,并通过上行指令和注入数据对有效载荷进行控制,因此是业务运行的中心。

总部还负责所有探测数据和科学数据的存储、备份、管理和发布,因此是月球探测的数据中心。

总部配置了一套高性能的信息处理计算机系统,负责对接收到的探测数据进行各种处理,生成数据产品,提供给科学家进行科学研究,因此是信息处理中心。

总部还需在首席科学家的带领下,开展嫦娥1号探测数据与图像的解译和反演,开展科学研究,完成预定科学目标的研究任务,因此也是一个科学研究中心。

总之,地面应用系统通过在三个地点配置的设备和工作人员的协调工作,共同完成嫦娥工程数据接收、数据处理、数据管理和科学研究任务。

球探测信号还存在时间

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地面应用系统是月球探测数据传回地球的唯一通道。我国航天工业的历史已有50年,上世纪八十年代以来,我国已为各种不同的应用卫星建立了地面数据接收站,但这些地面接收设备都是针对人造地球卫星建立的,多是针对1000公里以下的应用卫星,或大约4万公里高度的通信卫星设计的数据接收设备和地面站,天线口径较小。地球到月球的距离有40万公里之遥,比人造地球卫星远10倍以上。由于无线电信号接收的最大影响是空间距离带来的信号衰减,同时月球探测信号还存在时间延迟、低覆盖率等特点,我国现有人造地球卫星的数据接收地面站无
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