GRAS-4天線安裝現(xiàn)狀（圖/《中國青年報》）

GRAS-4天線建成后的效果圖（圖/《中國青年報》）

在4月24日第五個中國航天日上，備受矚目的中國首次火星探測任務(wù)被命名為“天問一號”。消息一出，中國火星探測任務(wù)再次引發(fā)關(guān)注熱潮。

最近，火星任務(wù)又有新進展。為保障探測信號的接收，4月25日，由中國科學(xué)院國家天文臺建設(shè)的70米天線（下稱“GRAS-4天線”）高性能接收系統(tǒng)在天津武清成功進行了反射體的整體吊裝。

“該項目建成后，將成為亞洲最大的單口徑全可動天線，是完成火星探測器科學(xué)數(shù)據(jù)接收任務(wù)的關(guān)鍵設(shè)備。”中國首次火星探測工程副總設(shè)計師兼地面應(yīng)用系統(tǒng)總指揮、中國科學(xué)院國家天文臺副臺長李春來表示。

中國行星探測為何首探火星

李春來說，火星是太陽系中距離地球較近、自然環(huán)境與地球最為類似的行星之一，一直以來都是人類深空探測的熱點。從1961年至今，人類已實施火星探測活動45次，但成功和部分成功的任務(wù)一共僅有22次。

“可以說，除月球之外，火星是最受關(guān)注的天體。”李春來說，中國首次自主火星探測的意義不僅在于探究火星生命的存在和演化過程等問題，更可借此了解地球的演化歷史、預(yù)測地球的未來變化趨勢，同時也為人類開辟新的生存空間尋找潛在目標(biāo)。在他看來，探測和研究火星，最終目的是為地球和人類社會的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。

李春來說，按計劃，“天問一號”火星探測任務(wù)要一次性完成“繞、落、巡”三大任務(wù)。

多天線組陣模式保障信號“捕捉”

李春來介紹，地火最遠距離約為地月距離的1000倍。“發(fā)射信號的衰減與距離成正比，相同發(fā)射功率的信號到達地球?qū)⒎浅Ｎ⑷?，而增大地面接收天線的口徑，也就是接收面積，是提高信號信噪比的基本途徑，這正是修建GRAS-4天線的原因。”李春來說。

“火星探測對數(shù)據(jù)接收任務(wù)來說是一項嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，從火星來的信號衰減非常厲害，信號非常弱，沒有這個大口徑的天線，就不能完成數(shù)據(jù)接收的任務(wù)?！崩畲簛碚f，與探月任務(wù)不同的是，本次探測火星任務(wù)中，數(shù)據(jù)接收模式由單天線接收改為多天線組陣模式。

按照計劃，GRAS-4天線將與北京密云站GRAS-1（50米口徑）和GRAS-3（40米口徑）、云南昆明站GRAS-2（40米口徑）等天線聯(lián)合觀測，同時接收數(shù)據(jù)，以達到最大的接收性能指標(biāo)，再進行數(shù)據(jù)合成，從而提高星地鏈路傳輸碼速率，為我國獲得更多的科學(xué)數(shù)據(jù)和更有顯示度的科學(xué)成果提供堅實基礎(chǔ)。

據(jù)介紹，本次吊裝成功的GRAS-4天線總重約2700噸，相當(dāng)于3個40米天線，高72米，主反射面直徑70米，由16圈共1328塊高精度的實面板組成，面積相當(dāng)于9個籃球場大小。它采用了很多新的技術(shù)，如傘性結(jié)構(gòu)反射體支撐、主副反射面修正賦型技術(shù)和多頻段組合設(shè)計技術(shù)，在提高天線效率的同時減少了系統(tǒng)噪聲，提高了抗干擾能力，除能接收火星探測的數(shù)據(jù)外，還能接收其他行星或其他深空探測的數(shù)據(jù)。

GRAS-4天線于2018年10月開工建設(shè)，計劃于2020年竣工驗收。李春來介紹，天線建成后能大幅提高我國深空探測下行數(shù)據(jù)的接收能力，為完成我國首次火星探測工程任務(wù)以及后續(xù)的小行星、彗星等深空探測提供堅實基礎(chǔ)。（據(jù)《光明日報》《中國青年報》）