寂寞旅途不偏轨上海天文台为天问一号

图说：中国科学院上海天文台VLBI中心新民晚报记者孙中钦实习生华天择摄（下同）

新民晚报讯（记者马亚宁）今天中午12时41分，中国首次自主火星探测任务“天问一号”在海南文昌发射基地发射升空，正式拉开我国行星探测的大幕。奔向最远时距离地球4亿公里的火星，“天问一号”的旅程是一场黑暗中的漫长“马拉松”。“飞到哪里了？”，“飞向哪里去？”......这是它需要时时“自省”的重要问题。由中科院上海天文台牵头负责的甚长基线干涉测量（VLBI）测轨分系统，则可以帮助“天问一号”清晰地定位自我、瞄准方向，寂寞旅途“不偏轨”。

“火星之旅”实时测轨

火星是全球最为热门的行星“旅行地”。为了更好地探测火星，各国都陆续发射了不少的火星探测器。截至目前，美国成功地向火星发射了探测器并着陆，阿联酋火星探测器前不久也顺利升空。紧随其后，我国今夏正式加入“火星俱乐部”——继载人航天工程、探月工程之后，这是我国首次开展地外行星空间环境探测活动。

从“天问一号”发射开始，甚长基线干涉测量（VLBI）测轨分系统将参加地火转移、火星捕获、离轨着陆、环火探测等各阶段的测定轨任务。“特别是，实时任务持续到年，对于VLBI测轨的精度要求更高。”中科院上海天文台研究员洪晓瑜告诉记者，VLBI测轨分系统由北京站、上海站、昆明站和乌鲁木齐站以及位于上海天文台的VLBI指挥调度和数据处理中心组成。这样一个网所构成的望远镜分辨率相当于口径为多千米的巨大的综合口径射电望远镜，测角精度可以达到百分之几角秒，甚至更高。

对于中国航天来说，VLBI测轨分系统是重要的“导航装备”之一，从探月开始“加入编队”，已经圆满完成了嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥四号和嫦娥五号再入返回飞行试验器等VLBI测定轨任务。它使我国航天测控网从传统测距测速技术拓展为测距测速+VLBI高精度测角系统，大幅提高探测器测定轨测定位能力，对我国的月球和深空探测产生深远影响。

精度大大提高

到火星去，要比“嫦娥奔月”的路途，遥远上千倍。这同样对VLBI系统提出了更高精度的要求。“在测轨中1纳秒的VLBI时延误差，到月球上是几十米的差距，放大到火星轨道上就是几十公里的偏轨。”中科院上海天文台研究员刘庆会说，从月球到火星对VLBI的精度要求，是真正的“差之毫厘，谬之千里”。“所以，用于火星探测VLBI测轨分系统，比月球探测时，精准度大幅提高。”

据介绍，为了提高VLBI测定轨的精度，VLBI测轨分系统共新研发了数十台套软件和硬件，分别布置于4个测站和VLBI中心，如VLBI中心的火星探测VLBI数据处理系统和定轨定位系统，4个测站的致冷接收机、前置型数据采集终端、基准信号锁相传输系统、GNSS接收机、氢原子钟、水汽辐射计等。“这些软件和硬件的研发，能够进一步提高观测装置的测量精度和可靠性、大气和电离层时延的改正精度，更好地完成火星探测器的VLBI测定轨任务。”刘庆会说。

图说：天马望远镜

随着“天问一号”顺利升空后，位于佘山脚下的上海天文台VLBI数据处理中心将迎来异常忙碌的半多个月。每天深夜，伴随着“天马”望远镜每几分钟在“天问一号”探测器和河外射电源间来回“摆头”，指挥大厅里灯火通明，几十位测轨人员要目不转睛地注视着实时传回来的信号，尽全力精确计算出“天问一号”在中国境内上空中的精准位置。

在外场，还有近百位技术人员日夜难寐，守护VLBI测轨分系统的顺利运行。“上海天文台把火星探测VLBI测定轨定为今年的一号任务予以重点保障，组建了一支位技术人员组成的试验队，为首次火星探测任务VLBI测定轨任务的顺利完成任务提供着坚实保障。”洪晓瑜说。