深空長(zhǎng)時(shí)延條件下測(cè)控系統(tǒng)捕獲應(yīng)急處置方法*

張 偉，劉 軍，陳少伍，金文馬，蘇 犇

(1.西安衛(wèi)星測(cè)控中心，西安 710043；2.宇航動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710043；3.浙江大學(xué) 航空航天學(xué)院，浙江 杭州 310027；4.北京跟蹤與通信技術(shù)研究所，北京 100094；5.北京航天飛行控制中心，北京 100094)

0 引 言

近10年以來(lái)，我國(guó)初步建成了全球布站的深空測(cè)控網(wǎng)，在探月工程和首次火星探測(cè)任務(wù)中發(fā)揮了重要作用[1]。深空測(cè)控任務(wù)的特點(diǎn)是傳輸時(shí)延大、信號(hào)電平弱、多普勒動(dòng)態(tài)大、測(cè)控通信信號(hào)中斷頻繁[2]。首次火星探測(cè)任務(wù)中，探測(cè)器與地面測(cè)控設(shè)備之間的距離最遠(yuǎn)達(dá)到4×108km，雙向光行時(shí)長(zhǎng)達(dá)44 min[3-4]，對(duì)于如此之長(zhǎng)的光行時(shí)，地面測(cè)控設(shè)備如果發(fā)生故障導(dǎo)致測(cè)控鏈路中斷，按照以往的測(cè)控模式，重新建立雙向鏈路的時(shí)間代價(jià)將長(zhǎng)達(dá)數(shù)十分鐘，在近火制動(dòng)、進(jìn)入下降著陸(Entry,Descent,and Landing,EDL)等重要測(cè)控弧段甚至是不可接受的。

針對(duì)這一問(wèn)題，需要改變依靠下行信號(hào)狀態(tài)確認(rèn)后再進(jìn)行上行信號(hào)流程推進(jìn)的近地捕獲模式，建立上下行解耦合的深空捕獲模式[4]。在此基礎(chǔ)上，深空測(cè)控設(shè)備才能縮減應(yīng)急發(fā)令需要的捕獲時(shí)間，實(shí)現(xiàn)測(cè)控鏈路異常中斷時(shí)的快速響應(yīng)。

火星探測(cè)的測(cè)控距離之遠(yuǎn)在我國(guó)尚屬首次，國(guó)內(nèi)未查詢(xún)到長(zhǎng)時(shí)延條件下測(cè)控應(yīng)急處置的相關(guān)文獻(xiàn)，國(guó)外航天機(jī)構(gòu)深空任務(wù)設(shè)計(jì)及組織模式相關(guān)文獻(xiàn)較多[5-15]，但其捕獲流程設(shè)計(jì)及應(yīng)急處置方法未見(jiàn)公開(kāi)資料。本文將對(duì)首次火星探測(cè)任務(wù)中的光行時(shí)及其對(duì)測(cè)控的影響進(jìn)行分析，對(duì)近地衛(wèi)星及深空航天器的捕獲模式進(jìn)行介紹，據(jù)此分析深空長(zhǎng)時(shí)延條件下測(cè)控鏈路應(yīng)急處置方法并評(píng)估其實(shí)施效果?！?br>