“嫦娥”的遙控系統

2007年10月24日下午6時5分，我國第一顆探月衛星“嫦娥一號”成功發射，整個奔月過程中。“嫦娥一號”飛行了1.0x10⁶km，用時114h繞月飛行一年后。“嫦娥一號”成功撞向月球，在整個探月過程中，“嫦娥一號”受到地面科技人員的精心呵護，就是說，人們每時每刻都在遙控著“嫦娥”，遙控技術是不是非常復雜、非常神秘呢?是，也不是，讓我們先從身邊的遙控談起吧。

我們身邊的遙控技術

提起遙控，我們都不陌生，如在我們家庭中使用的各種遙控器，使我們可以非常方便地轉換電視頻道或空調的溫度。

家庭使用的大都是紅外線遙控器。它是由一個小巧的電子調制器、紅外線發射管和電池構成的，紅外線發射管可以發射出一定波長的紅外線光束。而調制器能把控制開關的低頻信號“載”在紅外線上，在一定距離內(一般是10m以內)，由電器中紅外線遙控接收器感知，紅外線遙控接收器主要由接收管、抗干擾電路、解調器、開關控制器組成，根據紅外線“載”的信號控制不同的頻道。

飛機和航天器使用是精密無線電遙控技術，但與我們熟悉的“紅外遙控”原理基本上是一致的，要知道，無線電波、紅外線和可見光都是電磁波的一部分。

那么無線電波是什么呢?

無線電波是指在自由空間(包括空氣和真空)傳播的射頻頻段的電磁波，在我們周圍充滿著無線電波，我們平時聽的廣播，看的電視，用的手機都要利用無線電波來傳播，你看，一個小小的手機就能夠同時發射和接收無線電波，給我們的生活帶來了極大方便。

無線電波一路遙控“嫦蛾”

航天器廣泛使用了精密無線電遙控技術，什么是無線電遙控呢?它是利用無線電信號對遠方的設備進行控制的技術，這些信號被遠方的接收設備接收后，可以驅動各種相應的機械，去完成各種操作，如閉合電路、移動手柄、開動電機……

無線電遙控使用非常嚴格，由于它在控制船舶、飛機、導彈等海空行體的應用上極為廣泛，因此各個控制的信號頻率都彼此不同，防止互相干擾發生意外。

航天器在軌道上正常工作時，必須不斷將有關信息向地面報告，所以航天器必須有一套精密的傳感器技術設備，要有“人工智能”，具備視覺、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺，科學家成功地研制出各種傳感器，能將外界各種刺激變成電信號，使得無人駕駛的航天器可以隨時隨地將航天有關信息，如飛向方向、速度、溫度、震動等。不斷傳回地面控制中心，航天器還必須載有接收測控設備指令的設備，靈敏度也必須很高，可以與地面控制中心互動。

我們知道，航天器飛行速度極快，運動路線復雜。經常飛行到地球的另一面，單靠一個固定的指揮中心是不行的，還必須在地面建立一個測控(包括通信)系統，地面測控系統由分布在全球各地的測控臺、站及測量船組成，這些臺、站和船上通常配備有一系列精密儀器，如跟蹤雷達、光學跟蹤望遠鏡、多普勒測速儀、遙測解調器、遙控發射機、電子計算機、通信設備等，對航天器進行遙測、遙控、跟蹤和通信。

“嫦娥”在遙控中完美奔月

你知道嗎。為了“嫦娥一號”能在遙控中完美奔月，地面控制中心解決了很多復雜的難題，“嫦娥一號”距離地球3.8x10⁵km，而過去我國發射的衛星距離地面一般都在3×10⁴km，指揮發射信號到達“嫦娥一號”時會非常微弱，必須加大發射功率和接收信號的靈敏度。

其次，“嫦娥一號”奔月速度極快，接近第二宇宙速度(11.2km／s)，在指揮信號通信中，有一種“多普勒現象”必須考慮，多普勒現象是指當波源和觀察者有相對運動時，觀察者接收到的波頻會改變，就是頻率偏移。

在航天器的移動通信中，多普勒現象的影響極其明顯，因為無線電波的發射源和接收器之間的相對速度極快。這些頻率偏移的變化非同小可!所以在航天器移動通信中，必須充分考慮多普勒現象的負面影響，為了避免這種影響造成通信中的問題，我們不得不在技術上加以各種考慮，也加大了移動通信的復雜性。

除了以上的考驗，“嫦娥一號”還必須接受一項全新的挑戰——“日凌”現象，什么是“日凌”現象呢?是指太陽、“嫦娥一號”和地面站的接收天線恰巧在一條直線上，這時太陽產生的強大電磁波將嚴重干擾地面站的天線接收衛星信號，甚至造成通信完全中斷，一般航天器都要盡量避開太陽發射的電磁波，可是月球在不斷運動，“嫦娥一號”的目標是月球，會不可避免地運動到太陽方向。

科學家針對“嫦娥一號”探月出現“日凌”的情況，提前把一些需要執行的指令注入到“嫦娥一號”的電腦中，即使通信暫時完全中斷，“嫦娥一號”也能按照預先設置的指令正常工作，保證了“嫦娥一號”的安全，我國還啟用了技術更新、功能更強大的大天線，有效防范了“日凌”對“嫦娥一號”的通信干擾，事實證明，“嫦娥一號”經受了“日凌”的嚴峻考驗，順利完成了它的探月使命。

小貼士

多普勒現象：你可能發現，當飛馳的火車接近我們時，其汽笛的轟鳴聲會非常尖銳刺耳；而當火車離開我們時。汽笛的轟鳴聲會一下子低沉下去，汽笛轟鳴聲的音調變化是非常明顯的，這種由于聲源運動而引起音調變化的現象，在物理學中叫做多普勒現象(多普勒效應)。

責住編輯 程 哲

心 語

人生猶如一本書。愚蠢者草草翻過，聰明人細細閱讀。

——河南省洛陽市東方二中 杜家琦

沒有比腳更長的路，沒有比人更高的山。

——河南省漯河市第三中學 周鑫峰

快樂乃做人之本，學習乃成人之道。

——河北省承德市帝賢中學 楊秋偉