今天，伴随着长征五号火箭发射的轰鸣声，我国首次火星探测任务天问一号探测器正式踏上了奔赴火星的太空征途。在上海松江天马山下，亚洲第一射电望远镜“天马望远镜”随即启动观测，与乌鲁木齐、密云、昆明的射电望远镜一起，组成甚长基线干涉测量网（VLBI），为“天问一号”精确测定轨，为它抵达、着陆火星，以及后续完成科学任务，随时提供保障。

更新40多套设备，测量精度大幅提升

曾经多次为我国航天器“奔月”护航，VLBI测轨分系统团队已积累了丰富的实战经验。然而，从“探月”到“探火”，技术难度几乎以指数级上升。

月球距离地球38万千米，指令信号传输与反馈非常及时，可火星与地球相距数亿千米，信号传送单程就需20多分钟。更何况，经过如此遥远的太空旅途，信号已经变得极其微弱——同样强度信号，如果从月球传到地球，是火星传到地球的100万倍。要及时准确收到这些信号，系统精度必须比探月时再有大幅提升。

从今年3月起，上海天文台佘山园区就忙碌了起来。中国科学院上海天文台高级工程师刘庆会介绍，为了胜任火星探测器测定轨任务，全国VLBI共更新了40多套设备，为火星探测度身定制，开发了相应软件、硬件。

比如，他们开发了全新的数据采集终端，让它可以“入驻”火星探测信号的第一收集点——射电望远镜的馈源舱。“望远镜收到的模拟信号，原先通过电缆传输到数据采集终端，信号会因衰减而失真。”刘庆会解释，现在数据终端在馈源舱就将信号转变成数字制式，确保此后信号传输不会失真。

此外，VLBI测轨分系统团队还为氢钟设计了校准系统，可以自动补偿电缆热胀冷缩对氢钟信号传输产生的影响。因为，精准的频率信号对于VLBI观测来说至关重要。其实，他们也曾想过将氢钟也搬入馈源舱，奈何氢钟非常“娇贵”，必须在恒温恒湿的机房里稳定工作，受不了悬浮于距离地面近50米高度的馈源舱中，跟随望远镜反射面转动而四面颠簸。

“我们还为参与VLBI观测的台站都新安装了水汽辐射计，可以测量出大气造成的信号时延并将其扣除。”刘庆会说，这是火星探测任务中首次启用的新技术手段，也是为了提高VLBI测量精度。

未来三年，时刻聆听来自火星的信号

从今天开始，整个VLBI团队的作息，就要与天问一号探测器紧紧关联在一起。目前，望远镜可以观测到火星的时段是每天23点到次日11点。接下来，观测时间每天都会提前几分钟。当天问一号探测器启动对火星的观测后，VLBI系统还将持续两年聆听来自火星的信号。

在天问一号探测器飞向火星的过程中，将经历多次变轨，最终被火星所捕获。在这长达七八个月的过程中，VLBI所提供的测轨数据，对于每次变轨指令的准确下达，都具有重要作用。“如果测轨有偏差，那么点火时机、推力大小就会估算错误，尤其在被火星捕获的关键时刻，就会造成严重后果。”刘庆会说，美国曾有火星探测器因减速过度，难以保持飞行状态，结果坠毁在火星表面。

“天问一号”被火星捕获后，着陆巡视器降落火星表面也是异常关键的阶段，这也对测定轨提出更高要求。此后，火星车开始工作后，VLBI还将负责接收一些来自火星车的信号，并对火星车进行定位。“我们会尽力为科学家做好服务，尽量提高接收数据质量。”刘庆会透露，当“天问一号”探测工作正常展开后，他们将每周观测两次，而此前在关键弧段，则维持每天观测12小时的频率。

作者：许琦敏
摄影：袁婧
责任编辑：任荃

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