【環(huán)球時報-環(huán)球網(wǎng)報道記者鄧孝慈】《環(huán)球時報》記者26日從中國科學院國家天文臺了解到，為實現(xiàn)我國首次火星探測工程來自4億公里距離之遙的微弱信號的數(shù)據(jù)接收，中國科學院國家天文臺在天津武清站新建了70米天線（GRAS-4）高性能接收系統(tǒng)。

4月25日，70米天線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數(shù)據(jù)接收任務(wù)的關(guān)鍵設(shè)備。預計到2020年10月，70米大天線能完全具備火星探測的數(shù)據(jù)接收能力。

GRAS-4天線為輪軌式全可動卡塞格倫天線，工作頻段為S、X和Ku。該天線采用了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降低了旁瓣電平，減少了系統(tǒng)噪聲，提高了抗干擾能力。GRAS-4天線于2018年10月開工建設(shè)，計劃于2020年竣工驗收。總重約2700噸，主反射面直徑70米，由16圈共1328塊高精度的實面板組成。

與探月任務(wù)不同的是，在首次火星探測任務(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，即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，以達到最大的接收性能指標，從而提高星地鏈路傳輸碼速率，為我國獲得更多的科學數(shù)據(jù)和更有顯示度的科學成果提供堅實基礎(chǔ)。

在剛剛過去的第五個“中國航天日”（4月24日）上，備受關(guān)注的中國行星探測任務(wù)被命名為“天問（Tianwen）系列”，首次火星探測任務(wù)被命名為“天問一號”。

根據(jù)計劃，2020年我國將實施首次火星探測任務(wù)，目標是通過一次發(fā)射任務(wù)，實現(xiàn)火星環(huán)繞和著陸巡視，開展火星全球性和綜合性探測，并對火星表面重點地區(qū)進行巡視勘查。

圖1、GRAS-4天線安裝現(xiàn)狀

圖2、GRAS-4天線建成后的效果圖

圖3、GRAS-4天線與火星探測器數(shù)傳通信示意圖

火星探測數(shù)據(jù)的接收和此前探月數(shù)據(jù)的接收相比，難在哪？為什么要建這個70米的大天線？

李春來，中科院國家天文臺副臺長，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,26日告訴《環(huán)球時報》：“月球與地球的距離約為36～40萬千米，而火星距離地球為5600萬～4億千米，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的平方成正比，相同發(fā)射功率的信號到達地球?qū)⒎浅Ｎ⑷酰龃蟮孛娼邮仗炀€的口徑，也就是接收面積，是提高信號信噪比的基本途徑。”

“火星探測對數(shù)據(jù)接收任務(wù)來說是一項嚴峻的挑戰(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)。我們在最遠的時候，很可能還得加上密云的50米天線和40米天線，以及昆明的40米天線，四個天線同時接收數(shù)據(jù)，然后進行信號合成，才能完成火星探測數(shù)據(jù)的接收任務(wù)。”

李臺長還向我們介紹道：“整體吊裝完成意味著天線主題結(jié)構(gòu)的基本完成。但吊裝完成后還有大量的工作需要做，后續(xù)將進一步完成外圍6圈剩余面板的鋪設(shè)，以及伺服系統(tǒng)、饋源網(wǎng)絡(luò)和制冷接收機等設(shè)備的安裝；還要進行一定時間的系統(tǒng)調(diào)試、校準和試運行，才能具備執(zhí)行任務(wù)的能力。預計到2020年10月，70米大天線能完全具備火星探測的數(shù)據(jù)接收能力。”

對于很多讀者好奇的問題—70米大天線除能接收火星探測的數(shù)據(jù)外，是否還能接收其他行星或其他深空探測的數(shù)據(jù)？對未來我國深空探測有怎樣的意義？

李春來回答道，可以，天線是通用設(shè)備，一個70米天線相當于3個40米天線，但如果頻段或數(shù)據(jù)模式不同，則需要安裝相應(yīng)頻段的接收機和解調(diào)設(shè)備。

李春來同時強調(diào)：“70米天線建成后，將成為亞洲最大的單口徑全可動天線，能夠大幅度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)。”