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时间：2005年09月14日08:41 来源：中国军网-解放军报 |
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大洋之上放眼量
7月4日，美国宇航局的“深度撞击”号彗星探测器，与“坦普尔1号”彗星进行了一次史无前例的大碰撞，在距地球1.3亿公里、相对飞行速度达到每小时36000公里的条件下，“深度撞击”号准确地命中了“坦普尔1号”彗星。在成功实施这次撞击前，科研人员已经精确地计算出探测器和“坦普尔1号”彗星的运行轨道，并控制探测器按既定轨道飞行；及时检测飞行参数，以确定是否需要修正其轨道；及时发出指令，修正或改变探测器轨道；准确地在预定轨道位置释放撞击器……这一切说明，对彗星探测器的精确测控是完成这次撞击实验的重头戏。
目前，在距地球数百公里外的太空中运行着上千个人造航天器，这些航天器犹如人们放入太空中的“风筝”，而控制这些航天器的“无形之手”，就是航天测控。航天测控由各种各样的测控平台组成，直接对航天器(包括运载火箭)实施跟踪测量和控制，使航天器能够按照人们的要求运行和工作。
陆地测控站：遍布全球的“耳目”
航天测控系统的基本组成是遍布全球的陆地测控站。为确保对航天器轨道的有效覆盖并获得足够的测量精度，通常要利用在地理上合理分布的若干航天测控站组成航天测控网。因此根据测控区域的要求，陆地测控站分布范围很广，可以建在本国境内，也会建在全球任何适于测控的地方。
航天测控站的任务是直接对航天器进行跟踪测量、遥测、遥控和通信等，它将接收到的测量、遥测信息传送给航天控制中心，根据航天控制中心的指示与航天器通信，并配合控制中心完成对航天器的控制。陆地测控站通常由跟踪测量设备、遥测设备、遥控设备、计算机、通信设备、监控显示设备和时间统一设备等组成。随着无线电技术的发展，测控技术也在不断发展，以往独立的跟踪测量设备、遥测设备和遥控设备已逐步被共用一路载波信道的统一测控系统所替代。由于数据处理和控制指令生成主要由航天控制中心完成，故航天测控站的计算机是以小型或微型计算机为主，履行数据录取、信息交换和测控设备的自动化监控等任务。
选择陆地测控站站址的要求是：遮蔽角小，电磁环境良好，通信和交通方便。美国在全球各地有数十个固定和机动的测控站。俄罗斯的测控站也非常多，主要分布在原苏联境内，其中拜科努尔发射场就有4个测控站,其它地方的太空跟踪系统和测控站不下20个。目前，陆地测控站正在向高功能、国际联网测控和综合利用方向快速发展。
然而，由于受到地理、经济、政治等条件的限制，一个国家不可能通过在全球各地建立测控站的方式来满足所有的航天测控需求，即使目前最大的陆地测控网，也只能覆盖大约15%的测控范围。为此，各国发展了其它的测控方式，以弥补陆地测控站无力触及的测控盲区。
海上测控船：游弋大洋的“眼睛”
海上测量船是对航天器及运载火箭进行跟踪测量和控制的专用船，它是航天测控网的海上机动测量站，可以根据航天器及运载火箭的飞行轨道和测控要求配置在适当海域位置。其任务是，在航天控制中心的指挥下跟踪测量航天器的运行轨迹，接收遥测信息，发送遥控指令，与航天员通信以及营救返回溅落在海上的航天员；还可用来跟踪测量试验弹道导弹的飞行轨迹，接收弹头遥测信息，测量弹头海上落点坐标，打捞数据舱等。
航天测量船可按需要建成设备完善、功能较全的综合测量船和设备较少、功能单一的遥测船。它们除具有船舶结构、控制、导航、动力等系统外，还装有相应的测控系统。综合测量船测控系统，一般由无线电跟踪测量系统、光学跟踪测量系统、遥测系统、遥控系统、再入物理现象观测系统、声纳系统、数据处理系统、指挥控制中心、船位船姿测量系统、通信系统、时间统一系统、电磁辐射报警系统和辅助设备等组成。
据报道，目前美国现役的测量船有“红石”号、“靶场哨兵”号和“观察岛”号3艘；俄罗斯现役的测量船有“加加林”号、“柯玛洛夫”号、“克雷洛夫”号等21艘，其中，“加加林”号满载排水量很大，是世界上吨位最大的测量船。为适应航天技术发展的需要，美国、俄罗斯等国目前正在为测量船增添性能更可靠、精度和自动化程度更高的测控设备。
空中测控飞机：翱翔九天的“使者”
测量飞机是航天测控网中的空中机动测控站，可部署在适宜的空域，可配合和补充陆上测控站及海上测量船的工作，加强测控能力。测量机上装载天线、遥测接收、记录、时统、通信、数据处理等设备及控制台；有的在靠近机头的外侧有专用舱，以安装光学跟踪系统。
测量飞机的作用灵活而多样，具体来说在弹道式导弹和运载火箭的主动段，可接收、记录和转发遥测数据，弥补地面测控站因火焰衰减收不到某些关键数据的缺陷；装备光学跟踪和摄影系统的飞机，可对多级火箭进行跟踪和拍摄各级间分离的照片；在航天器再入段，可有效地接收遥测数据并经通信卫星转发;装备紫外光、可见光和红外光谱测量仪的飞机，可测量航天器的光辐射特性；在载人航天器的入轨段和再入段，可保障天地间的双向语音通信，接收和记录遥测数据，并实时转发给地面接收站，必要时可给航天器发送遥控指令。测量飞机的发展趋势，是选用更高性能的运输飞机，并用相控阵天线取代抛物面天线，对多目标进行跟踪和数据采集，提高其测控能力。
天基测控卫星：高高在上的“中继站”
天基测控卫星可利用通信卫星和跟踪与数据中继卫星系统展开工作。跟踪与数据中继卫星系统，是一种可跟踪地球轨道飞行器并将数据传回地面站的空间中继站，该系统主要用于实时中继传输各类低轨航天器用户的信息。
卫星在太空中“站得高、看得远”，具有其它测控方式无可比拟的优势，天基测控卫星的使用大大拓展了航天测控网的覆盖范围。工作在地球静止轨道上的通信卫星和跟踪与数据中继卫星组成星座，便可覆盖地球上除南、北极点附近盲区以外的所有区域；如果与极地轨道的卫星相配合，即可实现全球覆盖。美国的第一代天基测控网由7颗跟踪与数据中继卫星组成，可同时覆盖25颗中、低轨道卫星，数据传输速率可达300Mb/s，可为12种航天器提供服务。目前正在部署的第二代天基测控网功能更加先进，一颗跟踪与数据中继卫星可同时接收5个航天器传来的信号，并同时向一个对象发送信号，可以实时传输各类航天器的数据信息，传输速率大增，有效地实现了对中、低轨道的全部覆盖。
目前，美国、欧盟和日本都在发展新一代跟踪与数据中继卫星系统，数据传输码速率越来越高，通信频段正向着Ka频段和光学频段发展。随着新一代测控卫星陆续投入使用和性能的提高，天基测控将成为未来航天测控的重要发展方向。
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