胡 浩，董光亮，裴照宇，李海濤，黃 磊，任俊杰，葛 平，陳少伍，樊 敏

(1. 探月與航天工程中心，北京 100190；2. 北京跟蹤與通信技術(shù)研究所，北京 100094)

0 引 言

按照中國(guó)探月工程“繞落回”三步走的策略,三期工程的核心任務(wù)是“月面采樣返回”。為了完成這一目標(biāo),在嫦娥五號(hào)任務(wù)中,通過視覺測(cè)量技術(shù)快速獲取了采樣區(qū)域的地形地貌數(shù)據(jù)信息[1],通過視覺伺服方法解決了月面采樣機(jī)械臂精確夾持樣品容器的技術(shù)難題[2],通過采用月球軌道交會(huì)對(duì)接遠(yuǎn)程導(dǎo)引多脈沖調(diào)相軌道方案完成了人類歷史上首次無人月球軌道交會(huì)對(duì)接[3]。

除了上面提到的與月面采樣、月球軌道交會(huì)對(duì)接相關(guān)的技術(shù)挑戰(zhàn)外,月地高速再入返回段測(cè)控也是任務(wù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。中國(guó)之前曾成功實(shí)施過多次返回式衛(wèi)星任務(wù)和載人航天返回任務(wù),這些任務(wù)均采用一次再入的方式,再入速度約為7.8 km/s(接近第一宇宙速度);而嫦娥五號(hào)返回器的返回則與之不同,返回器采用半彈道跳躍式二次再入的方式,以約11 km/s(接近第二宇宙速度)的速度返回地球,涉及到氣動(dòng)力、氣動(dòng)熱、制導(dǎo)導(dǎo)航與控制(GNC)、測(cè)控通信等諸多方面關(guān)鍵技術(shù)的突破[4-5],需要探測(cè)器系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)共同配合,確保返回器返回內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定著陸區(qū)。

本文以“嫦娥五號(hào)”任務(wù)再入返回段為背景,對(duì)該階段的測(cè)控任務(wù)開展了需求分析,梳理出軌返分離點(diǎn)測(cè)定軌預(yù)報(bào)、軌返分離前天地校時(shí)、初次再入及二次再入關(guān)鍵任務(wù)弧段的跟蹤測(cè)控等主要技術(shù)難題,給出了相應(yīng)的解決方案,并完成了再入返回段測(cè)控總體方案的設(shè)計(jì)工作。任務(wù)實(shí)踐表明,測(cè)控系統(tǒng)的方案穩(wěn)妥可靠,有效確保了任務(wù)的圓滿成功,并可為后續(xù)開展小行星采樣返回、火星采樣返回等任務(wù)提供重要技術(shù)參考。

1 再入返回段測(cè)控任務(wù)需求分析

1.1 軌返分離點(diǎn)測(cè)定軌預(yù)報(bào)精度需求

為了確保返回器能夠進(jìn)入返回走廊,并最終精確返回預(yù)定著陸區(qū),需要再入角精度達(dá)到5.8°±0.2°。再入角的定義是再入時(shí)速度方向與當(dāng)?shù)厮骄€的夾角,該角度的大小直接影響到返回器的機(jī)動(dòng)能力和氣動(dòng)力、氣動(dòng)熱情況,關(guān)乎著任務(wù)成敗。再入角精度由軌控誤差、軌控前后調(diào)姿誤差以及測(cè)定軌預(yù)報(bào)精度共同來保證。具體到任務(wù)實(shí)施上,前兩項(xiàng)由探測(cè)器系統(tǒng)GNC來確保,而測(cè)定軌預(yù)報(bào)精度需要由測(cè)控系統(tǒng)確保[6]。對(duì)該精度的具體指標(biāo)要求為:在軌道器與返回器分離(軌返分離)前定軌并預(yù)報(bào)1 h至分離點(diǎn),徑向、切向和法向(RTN)三個(gè)方向上的位置精度均優(yōu)于1 000 m(3σ),速度精度均優(yōu)于0.5 m/s(3σ)。

1.2 軌返分離前天地校時(shí)精度要求

按照任務(wù)飛行程序,在軌返分離前,需要測(cè)控系統(tǒng)通過地面測(cè)控站進(jìn)行返回器軌道參數(shù)注入和返回器GNC制導(dǎo)參數(shù)注入。在進(jìn)行上述參數(shù)注入時(shí),需同時(shí)上注歷元時(shí)刻,如果返回器器上時(shí)鐘與地面時(shí)鐘存在較大誤差,則相當(dāng)于額外引入了定軌預(yù)報(bào)誤差,這會(huì)對(duì)返回器再入返回過程的實(shí)施帶來嚴(yán)重影響。對(duì)該精度的具體指標(biāo)要求為:天地校時(shí)精度優(yōu)于1 ms。

1.3 返回段跟蹤測(cè)控要求

測(cè)控系統(tǒng)依托S頻段統(tǒng)一測(cè)控(USB)設(shè)備、雷達(dá)設(shè)備和光學(xué)設(shè)備,承擔(dān)著返回器再入返回段的跟蹤測(cè)控及落點(diǎn)預(yù)報(bào)任務(wù)。嫦娥五號(hào)返回器目標(biāo)小、再入速度快、再入黑障時(shí)間長(zhǎng)、一次再入出黑障后彈道散布范圍大,這些不利因素均給測(cè)控系統(tǒng)帶來了挑戰(zhàn)。為了確保再入返回段關(guān)鍵弧段的測(cè)控跟蹤,給出較為準(zhǔn)確的落點(diǎn)預(yù)報(bào),測(cè)控系統(tǒng)需要統(tǒng)籌考慮測(cè)控資源,通過合理布站來構(gòu)建出具有較高測(cè)控覆蓋率的再入返回跟蹤測(cè)量鏈,并依靠獲取的返回器遙外測(cè)數(shù)據(jù)開展綜合解算,及時(shí)預(yù)報(bào)返回器落點(diǎn)。

2 軌返分離前測(cè)控總體設(shè)計(jì)

2.1 三站接力測(cè)量

在嫦娥五號(hào)軌道器與返回器分離之前,軌返組合體的器下點(diǎn)位置均位于南緯30°附近(如圖1所示),且不在國(guó)內(nèi)測(cè)控區(qū),可以利用的測(cè)控站包括中國(guó)在納米比亞鯨灣建的納米比亞站和在阿根廷內(nèi)務(wù)肯建的阿根廷深空站。在軌返組合體最后一次中途修正(第六次中途修正)到軌返分離僅有約4.5 h,需要測(cè)控系統(tǒng)定軌預(yù)報(bào)1 h至分離點(diǎn),RTN三個(gè)方向上位置精度均優(yōu)于1 000 m(3σ),速度精度均優(yōu)于0.5 m/s(3σ),實(shí)際能夠用于定軌的測(cè)量數(shù)據(jù)只有3 h。通過測(cè)定軌仿真分析,利用納米比亞站和阿根廷深空站無論采用何種測(cè)軌策略都無法滿足這一任務(wù)要求。為此,測(cè)控系統(tǒng)提出了利用與歐空局(ESA)瑪斯帕拉瑪斯站進(jìn)行國(guó)際聯(lián)網(wǎng)測(cè)控的策略,采用三站三向測(cè)量(包括三向測(cè)距和三向測(cè)速)的方式來提高定軌預(yù)報(bào)精度[7-8]?，斔古晾斔拐疚挥诒本?0°附近,與納米比亞站和阿根廷深空站構(gòu)成“大三角”,有效改善了測(cè)量幾何。三向測(cè)量模式已在嫦娥三號(hào)任務(wù)的落月過程中得到成功應(yīng)用[9],數(shù)據(jù)精度明顯優(yōu)于單站雙向測(cè)距測(cè)速。然而遺憾的是,通過與ESA協(xié)調(diào)得知,瑪斯帕拉瑪斯站不具備開展三向測(cè)距的能力。針對(duì)此情況,測(cè)控系統(tǒng)提出了三站接力測(cè)量的策略,由阿根廷深空站、瑪斯帕拉瑪斯站和納米比亞站分別進(jìn)行雙向測(cè)距測(cè)速。通過將可用的測(cè)控弧段資源均勻分配給上述3個(gè)測(cè)控站,從而有效改善測(cè)量幾何,達(dá)到定軌預(yù)報(bào)精度要求[10]。

圖1 三站接力測(cè)量示意圖Fig.1 Schematic diagram ofthe three-station relay measurement

利用三站接力測(cè)量模式進(jìn)行大橢圓軌道短弧定軌預(yù)報(bào),特別是近地點(diǎn)的位置、速度,對(duì)于觀測(cè)弧段的選取、動(dòng)力學(xué)模型的選擇等存在一定難度。因此測(cè)控系統(tǒng)通過與ESA協(xié)調(diào),在2014年組織圣地亞哥站(中方在智利圣地亞哥建的測(cè)控站)、納米比亞站和瑪斯帕拉瑪斯站,利用ESA SAMBA衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)定軌試驗(yàn),對(duì)三站接力測(cè)量模式下的定軌預(yù)報(bào)精度進(jìn)行驗(yàn)證。SAMBA衛(wèi)星屬于ESA星團(tuán)(Cluster)計(jì)劃4顆衛(wèi)星中的一顆,衛(wèi)星在過近地點(diǎn)時(shí)與嫦娥五號(hào)返回器的軌道特性相似,返回器與SAMBA衛(wèi)星軌道參數(shù)比較見表1所示。

表1 嫦娥五號(hào)軌返組合體與SAMBA衛(wèi)星的軌道比較Table 1 Comparison of the orbit of the Chang’e-5 probe and the orbit of SAMBA

從表1中可以看出,SAMBA衛(wèi)星測(cè)定軌試驗(yàn)結(jié)果可以為嫦娥五號(hào)任務(wù)軌返分離點(diǎn)定軌預(yù)報(bào)精度提供參考。利用SAMBA衛(wèi)星測(cè)定軌的實(shí)際結(jié)果,對(duì)嫦娥五號(hào)軌返組合體測(cè)定軌精度進(jìn)行仿真分析,結(jié)果(3σ)見表2所示。表中情況1為三站接力測(cè)軌時(shí)長(zhǎng)共計(jì)2.5 h,情況2為三站接力測(cè)軌時(shí)長(zhǎng)共計(jì)3 h。

表2 嫦娥五號(hào)軌返組合體測(cè)定軌精度仿真分析結(jié)果(3σ)Table 2 Simulation analysis results of the precision of orbit determination of the Chang’e-5 probe (3σ)

從表2中的仿真結(jié)果分析看,2.5 h定軌預(yù)報(bào)1 h 40 min的情況不滿足需求(位置RTN三個(gè)方向都不滿足、速度R方向不滿足),3 h定軌預(yù)報(bào)1 h 10 min的情況可以滿足需求。根據(jù)上述結(jié)論,在任務(wù)中采用三站接力測(cè)量共3 h的策略,每個(gè)站均進(jìn)行雙向測(cè)距測(cè)速1 h,具體測(cè)量時(shí)段分配如圖2所示。

圖2 三站接力測(cè)量弧段分配示意圖Fig.2 Time distribution of the three-station relay measurement

2.2 境外測(cè)控站校時(shí)策略

為確保軌返分離前的天地校時(shí)精度,需要準(zhǔn)確獲知軌道器和地面測(cè)控站間的器地設(shè)備固定時(shí)延。器地設(shè)備固定時(shí)延和器地距離決定著軌道器與地面站的器地時(shí)差。

通常情況下,必須將軌道器測(cè)控分系統(tǒng)正樣件運(yùn)至測(cè)控站進(jìn)行對(duì)接試驗(yàn),通過示波器獲得器地設(shè)備固定時(shí)延值,這一指標(biāo)的精度與示波器的分辨率相關(guān),一般優(yōu)于1 ms。在嫦娥五號(hào)任務(wù)實(shí)施前,開展過測(cè)控正樣對(duì)接試驗(yàn)的測(cè)控站僅為國(guó)內(nèi)相關(guān)測(cè)控站(喀什深空站、佳木斯深空站、青島站)。然而軌返組合體從喀什深空站出站9 h后才軌返分離,因軌道器未采用高穩(wěn)定度頻率源,若長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行天地校時(shí),器上時(shí)間基準(zhǔn)會(huì)逐步惡化,因此必須想辦法采用位于我國(guó)境外的納米比亞站或阿根廷深空站在軌返分離前進(jìn)行天地校時(shí),從而滿足器上時(shí)間基準(zhǔn)的要求。

為了解決地面測(cè)控站無法通過器地對(duì)接試驗(yàn)獲取器地設(shè)備固定時(shí)延的問題,測(cè)控系統(tǒng)提出了一種全新的技術(shù)方案,以便讓無條件開展器地對(duì)接試驗(yàn)的地面測(cè)控站能夠開展器地校時(shí)。為了達(dá)到上述目的,采用的技術(shù)方案包括如下步驟。

1)在測(cè)控站A與B的共視弧段內(nèi)的t1時(shí)刻,利用測(cè)控站A,由式(1)獲取器地時(shí)差ΔTt1并校時(shí):

ΔTt1=TCZ(t1)-(T0+TWX(t1))-ΔTA-ΔtAR(t1)

(1)

因?yàn)槭菧y(cè)控站A和測(cè)控站B的共視弧段,因此不論利用測(cè)控站A還是測(cè)控站B校時(shí),對(duì)器上的校時(shí)量是相同的,且測(cè)控站A和測(cè)控站B的測(cè)控站時(shí)間相同(由地面測(cè)控網(wǎng)時(shí)統(tǒng)保證),因此同時(shí)滿足以下關(guān)系:

ΔTt1=TCZ(t1)-(T0+TWX(t1))-ΔTB-ΔtBR(t1)

(2)

2)在測(cè)控站A與B的共視弧段內(nèi),利用式(2),由式(3)推算測(cè)控站B的器地設(shè)備固定時(shí)延:

ΔTB=TCZ(t1)-(T0+TWX(t1))-ΔTt1-ΔtBR(t1)

(3)

3)在測(cè)控站B跟蹤弧段內(nèi)的t2時(shí)刻,參照式(1),由式(4)獲取t2時(shí)刻器地時(shí)差并校時(shí):

ΔTt2=TCZ(t2)-(T0+TWX(t2))-ΔTB-ΔtBR(t2)

(4)

4)在測(cè)控站B與C共視弧段內(nèi),循環(huán)步驟2)、3)可獲取測(cè)控站C器地設(shè)備固定時(shí)延ΔTC,并在測(cè)控站C跟蹤弧段內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的校時(shí)工作。

上述步驟中:A為有對(duì)接試驗(yàn)測(cè)控站,在嫦娥五號(hào)任務(wù)中可指代喀什深空站;B、C為無對(duì)接試驗(yàn)測(cè)控站,在嫦娥五號(hào)任務(wù)中可分別指代納米比亞站和阿根廷深空站;測(cè)控站A與B及B與C之間均有共視弧段;ΔTt1為t1時(shí)刻器地時(shí)差,ΔTt2為t2時(shí)刻器地時(shí)差(t1時(shí)刻測(cè)控站A和測(cè)控站B雙站共視,t2時(shí)刻衛(wèi)星已從測(cè)控站A出站,測(cè)控站B對(duì)衛(wèi)星可見);TCZ(t1)為t1時(shí)刻地面測(cè)控站時(shí)間,TCZ(t2)為t2時(shí)刻地面測(cè)控站時(shí)間;T0為器上時(shí)間起始時(shí)刻,TWX(t1)為t1時(shí)刻遙測(cè)幀中器上時(shí)間,TWX(t2)為t2時(shí)刻遙測(cè)幀中器上時(shí)間(相對(duì)于器上起始時(shí)刻計(jì)時(shí),T0+TWX構(gòu)成了器上時(shí)間);ΔTA為測(cè)控站A器地設(shè)備固定時(shí)延,以天地測(cè)控正樣對(duì)接獲取的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)(已知量),ΔTB為測(cè)控站B器地設(shè)備固定時(shí)延;ΔtAR(t1)為t1時(shí)刻測(cè)控站A到衛(wèi)星的空間傳輸時(shí)延,由任務(wù)中心計(jì)算得到,同理ΔtBR(t1)為t1時(shí)刻測(cè)控站B到衛(wèi)星的空間傳輸時(shí)延,ΔtBR(t2)為t2時(shí)刻測(cè)控站B到衛(wèi)星的空間傳輸時(shí)延,由任務(wù)中心計(jì)算得到。

3 再入返回段測(cè)控總體設(shè)計(jì)

3.1 返回彈道特性

返回器與軌道器在距地球約5000 km高度處完成分離,采用半彈道跳躍二次再入方式進(jìn)入大氣層,返回內(nèi)蒙古四子王旗著陸場(chǎng)。整個(gè)返回過程示意圖如圖3所示。

圖3 嫦娥五號(hào)返回器返回過程示意圖Fig.3 Diagram of the return process of the Chang’e-5 reentry module

3.2 返回段測(cè)控總體設(shè)計(jì)

返回器返回過程中涉及到3個(gè)主要階段,分別是一次入黑障段、一次出黑障后自由飛行段和二次入黑障段。在黑障區(qū)內(nèi),因受等離子體鞘套影響,測(cè)控系統(tǒng)無法通過USB設(shè)備完成遙測(cè)遙控和雙向相干測(cè)距測(cè)速,僅能通過返回器的RCS特性進(jìn)行雷達(dá)反射式跟蹤,以及通過返回器的亮溫度特性進(jìn)行可見光和紅外光學(xué)成像測(cè)量。測(cè)控系統(tǒng)需盡最大能力保證返回器實(shí)際彈道與標(biāo)稱彈道存在偏差時(shí)的跟蹤測(cè)量及關(guān)鍵弧段的遙測(cè)遙控,補(bǔ)充建設(shè)再入返回跟蹤測(cè)量設(shè)備[11],確保對(duì)返回器工況的監(jiān)視及位置姿態(tài)的確認(rèn),并給出落點(diǎn)預(yù)報(bào)。

返回器第一次再入黑障過程中,再入點(diǎn)位于東非索馬里以東海域上空,黑障飛行段位于索馬里和也門以東,無地面測(cè)控資源可用。為了完成對(duì)返回器的狀態(tài)監(jiān)視和軌跡測(cè)量,測(cè)控系統(tǒng)在索馬里以東海域布設(shè)1艘測(cè)量船[12],利用船上雷達(dá)設(shè)備對(duì)返回器第一次再入全過程進(jìn)行反射式跟蹤測(cè)量。測(cè)量船上同時(shí)載有USB設(shè)備和光學(xué)設(shè)備,其中USB設(shè)備配有小口徑引導(dǎo)天線,有利于在返回器入黑障前盡早發(fā)現(xiàn)目標(biāo),并為雷達(dá)設(shè)備提供同船引導(dǎo)。對(duì)于測(cè)量船船位的選取,需要滿足多個(gè)約束條件:首先是入黑障前不小于15 s的遙測(cè)跟蹤,確保在入黑障前對(duì)返回器狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn),并有足夠時(shí)間來引導(dǎo)雷達(dá)設(shè)備可靠跟蹤返回器;其次需要實(shí)現(xiàn)過最低點(diǎn)后不小于15 s的外測(cè)跟蹤,保證對(duì)返回器正常拉起過程的測(cè)量;再有就是考慮到返回器再入速度快、動(dòng)態(tài)的特性,測(cè)量船最高工作仰角應(yīng)盡量不超過40°。綜合上述條件,可以按照文獻(xiàn)[13]的方法確定出測(cè)量船的布設(shè)區(qū)域。

返回器一次出黑障后,將進(jìn)入自由飛行段,由于返回器的氣動(dòng)模型不能準(zhǔn)確建模,造成的散布范圍無法準(zhǔn)確估計(jì),僅僅依靠理論彈道引導(dǎo)無法確保地面測(cè)控設(shè)備的捕獲跟蹤。為了能夠確保捕獲目標(biāo),測(cè)控系統(tǒng)選擇在巴基斯坦卡拉奇和西藏阿里按照標(biāo)稱彈道沿跡分別布設(shè)了寬波束引導(dǎo)設(shè)備和車載多波束設(shè)備?？ɡ鎸挷ㄊ龑?dǎo)設(shè)備的捕獲范圍達(dá)到了18°,車載多波束設(shè)備的捕獲范圍達(dá)到了20°,均能夠覆蓋返回器正常彈道偏差下的散布范圍。兩套設(shè)備互為備份提高捕獲概率,盡可能減小出黑障后散布誤差的影響,增加可靠性,并為后續(xù)測(cè)控設(shè)備提供引導(dǎo)信息。

返回器二次入黑障直至開傘,將由布設(shè)在新疆、青海、內(nèi)蒙等地的多套雷達(dá)進(jìn)行搭接測(cè)量,確保對(duì)返回器的可靠跟蹤,并準(zhǔn)確給出返回器的落點(diǎn)預(yù)報(bào)。

4 嫦娥五號(hào)任務(wù)實(shí)施效果

4.1 軌返分離前

軌返組合體第五次中途修正后,測(cè)控系統(tǒng)和探測(cè)器系統(tǒng)對(duì)修正效果共同進(jìn)行了評(píng)估,滿足取消第六次中途修正的條件,因此第六次中途修正不再實(shí)施,第五次中途修正至軌返分離前長(zhǎng)約16 h的數(shù)據(jù)均可用于事后精密軌道的確定。在此情況下,不需要三站接力測(cè)量即可滿足軌返分離點(diǎn)測(cè)定軌預(yù)報(bào)精度需求。境外測(cè)控站在軌返分離前按照本文2.2節(jié)的校時(shí)策略在跟蹤過程中開展了校時(shí)。12月17日1時(shí)13分,軌返正常分離,返回器轉(zhuǎn)單艙滑行。

4.2 軌返分離后

軌返分離初期,納米比亞站18 m測(cè)控設(shè)備負(fù)責(zé)對(duì)返回器的測(cè)控工作。12月17日01時(shí)33分,返回器在測(cè)量船跟蹤弧段內(nèi)一次再入,測(cè)量船成功監(jiān)視到了返回器配平攻角建立及一次再入飛行過程,并獲取了光學(xué)圖像,如圖4所示。

圖4 遠(yuǎn)望三號(hào)船光學(xué)設(shè)備獲取的中波紅外圖像Fig.4 Medium wave infrared image obtained by optical equipment of the Yuanwang-3 TT&C ship

返回器一次出黑障前后,進(jìn)入卡拉奇寬波束引導(dǎo)設(shè)備的跟蹤弧段,因設(shè)備捕獲初期受到黑障影響,影響了設(shè)備的跟蹤狀態(tài)。隨后,阿里車載多波束設(shè)備正常完成返回器捕獲,獲取了返回器遙外測(cè)數(shù)據(jù),并按計(jì)劃發(fā)送了返回器回放啟動(dòng)及安全數(shù)據(jù)記錄器故障處理使能指令。

后續(xù)各雷達(dá)設(shè)備、USB設(shè)備開展了接續(xù)測(cè)量,確保了二次再入段至返回器開傘的全程覆蓋,光學(xué)設(shè)備成功獲取了圖像數(shù)據(jù)。

4.3 落點(diǎn)預(yù)報(bào)

本次任務(wù)中,測(cè)控系統(tǒng)共進(jìn)行了6次落點(diǎn)預(yù)報(bào),以引導(dǎo)著陸場(chǎng)進(jìn)行回收,6次落點(diǎn)預(yù)報(bào)的時(shí)機(jī)依次為軌返分離前40 min、120 km一次再入、80 km二次再入前、55 km二次出黑障、10 km開傘點(diǎn)以及返回器著陸后。6次落點(diǎn)預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際落點(diǎn)比較情況如表3所示。

表3 6次落點(diǎn)預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際落點(diǎn)比較Table 3 Comparison of the 6 predicted points and actual landing points

從預(yù)報(bào)結(jié)果看,預(yù)報(bào)精度達(dá)到了1 km量級(jí)。此外,本次任務(wù)新增了地基無源定位系統(tǒng)[14],在返回器著陸前3 s給出了最后一幀定位數(shù)據(jù),定位結(jié)果距實(shí)際落點(diǎn)僅相差201 m。

5 結(jié)束語

嫦娥五號(hào)是中國(guó)“復(fù)雜度最高、技術(shù)跨度最大的航天系統(tǒng)工程”[15],其順利實(shí)施為探月工程“繞落回”三步走畫下了一個(gè)圓滿的句號(hào)。在任務(wù)的方案設(shè)計(jì)階段,測(cè)控系統(tǒng)針對(duì)再入返回段的實(shí)際需求,開展了任務(wù)需求分析、技術(shù)難點(diǎn)識(shí)別、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),成功解決了高精度軌返分離點(diǎn)測(cè)定軌預(yù)報(bào)、高精度軌返分離前天地校時(shí)、初次再入及二次再入關(guān)鍵任務(wù)弧段的跟蹤測(cè)控等主要技術(shù)難題,制定了穩(wěn)妥可靠的測(cè)控總體方案,建立了中國(guó)首個(gè)行星際返回再入測(cè)控走廊,實(shí)現(xiàn)了中國(guó)首次地外天體采樣返回任務(wù)的近連續(xù)測(cè)控支持[16],確保了可靠跟蹤、精確測(cè)量,并為返回器的快速回收提供了有力支持,使中國(guó)成為世界上第三個(gè)具備月球采樣返回能力的國(guó)家,并為后續(xù)開展小行星采樣返回、火星采樣返回等任務(wù)提供重要技術(shù)參考。