7月23日，长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空，实施我国首次火星探测任务（天问一号任务）。 新华社记者 才扬 摄
7月23日，长征五号遥四运载火箭在海南文昌发射场将火星探测器“天问一号”成功送往太空，踏上国人满载期望的火星探测之旅。54所着力提升深空测控能力，“编织”更加灵敏而密实的深空探测网，为火星探测任务全过程提供坚实的技术保障。据悉，这是我国第一次向火星发射探测卫星，也是长征五号系列运载火箭首次应用性发射，是我国运载火箭首次执行地球-火星转移轨道发射任务。
火星探测工程是我国继载人航天工程、探月工程之后又一个重大空间探索项目，也是我国首次开展的地外行星空间环境探测活动。本次发射，将实现火星环绕、着陆和巡视探测三大任务，获取火星探测科学数据，正式迈出我国行星探测的第一步。
54所技术人员积几十年之功，在护航载人航天工程和探月工程之后，再次技术担当，为我国火星探测任务继续贡献自己的力量！
为你指路，护你出征：控好“天问”风筝线我国是全球首个在第一次火星探测中就完成“绕、落、巡”三项任务的国家。“天问一号”任务重大并被寄予了深切的厚望。深空测控系统贯穿三项任务全过程，是我们控“天问”的风筝线，也是我们看火星的千里眼和顺风耳。54所“天问一号”任务测控系统总师耿虎军介绍，在本次火星探测任务中，“我们研制的多型测控系统，在探测器发射、火星环绕、着陆和巡视探测各个阶段，执行地面遥控、遥测、高精度的目标导航、数据接收等任务，为首次火星探测提供坚实测控和通信技术保障。”
“火星距地遥远，传统的GPS和北斗等导航手段对于遥远的探测器来讲已经无能为力，而地面深空站可以为她提供精密的测量与导航服务，保障天问一号按照预定的轨迹升空，并实现其环绕火星、着陆及开展巡视探测等一系列活动。能否做到精准的目标导航，是任务成功的重要前提。”耿虎军说。在任务的全过程中，散步在广袤大地上的一个个深空测控站，通过这张看不见的“深空测控网”，将一条条命令及时准确地送达远在上亿公里之外的探测器上，精准执行轨道转换、着巡器与环绕器分离、火星着陆等任务所需的远程控制；高性能接收探测器获得的火星图像、火星形态结构等科学数据，同时接收探测器发回地球的遥测信息，全程掌控任务设备状态，并为任务提供数据支持。
当天问一号正式着陆，并在火星表面开展巡视探测后，54所研制的喀什深空测控站将在未来三年的任务时段内，持续对“天问一号”系列探测器进行长期管理，为任务提供每天大于12小时的高可靠的遥控、遥测、数据接收和精密导航支持。
▲54所技术人员正在某测控站点进行设备检视
为天问一号研制我国首个35米深空探测天线阵
54所作为设备总体单位，主持了喀什4套35米天线组阵系统的研制建设。“这套系统，为火星探测任务而研制，也是我国首个35米深空探测天线阵，它可以实现对远在4亿公里以外的火星探测器进行极高灵敏度的微弱信号组阵接收。”耿虎军指出，它的研制，为未来我国走向更深远的太空提供了雄厚的测控技术储备。在广袤的星际空间，探测器距离地球会非常遥远，这导致地面站接收到的信号极其微弱。54所通过组阵技术，将4套35米天线进行组阵合成，可以将多个天线接收到的微弱信号汇合起来，能够极大地增强地面系统的接收能力。据悉，这套系统，达到了等效口径66米的接收效果，“以较小的成本代价和最优的性价比，满足了深空任务的数据接收需求。”
54所技术人员精益求精，通过扩展组阵系统中的天线单元数量，用最简易的方法，实现了系统整体性能提升。该组阵系统建设突破了不少关键技术，采用高性能的实时及事后多天线信号组阵合成算法，通过多天线系统的综合资源调度以及任务管理，实现天线单元间高同步高精度的时频信号分发以及数字化采样，从而为接收“天问一号”探测器传回的微弱信号提供高质量服务。
▲为天问一号任务新研制的35米天线
适应性改造：让已有测控设备“旧貌换新颜”在“天问一号”火星探测任务中，我国第一代深空测控网的喀什35米多频段深空测控站作为主干力量，为任务提供强大的测控保障。
54所作为设备总体单位，为探月工程研制的喀什35米深空测控系统，在本次任务中的地火轨道转移、行星际巡航以及火星捕获的多个关键测控弧段，继续发挥着不可替代的关键作用。“本次火星探测任务状态复杂，要经历地火转移、绕、落、巡等多个阶段，测控距离遥远，天问一号最远探测距离达4亿公里以上，测控弧段长，接收的信号极其微弱，同时伴随很高的频率动态变化，为满足这些需要，我们对喀什深空测控系统进行了适应性改造。”54所某测控系统总师闫玉巧指出。“天问一号”火星探测器成功进入地火转移后，喀什深空站将为其提供全程测控支持，近七个月的地火转移时间，对深空测控系统是前所未有的考验。针对火星探测的任务特点，54所技术人员刻苦攻关，通过艰苦的改造工作和大量针对性测试工作，大大提升了系统精细的频率步进等能力。作为地面测控系统的重要组成部分，监控分系统是整个地面探测系统的“大脑”和“指挥中枢”，是关联发射、接收、数据处理等各分系统的纽带。“高效的监视控制功能、友好的人界操作界面、高智能的自动判别自动控制功能，事关整个任务的成败。”该系统的软件负责人及副总设计师朱志青说，54所技术人员针对火星探测任务实施周期长、模式复杂等特点，对系统监控软件进行了相应的适应性改造，增加多场景的任务参数设置，实现了多场景任意设置、多参数优化组合、多模式快速切换，增加相关状态的时间趋势图显示和关键状态变化的声光告警功能，大大提升了监控分系统的效率、稳定性和可靠性，真正实现了系统任务的“有人值守，无人操控”。这些改造，使系统完全满足了天问一号任务的各项需求。
▲54所技术人员正在进行设备调试
为保证火星探测任务顺利进行，54所派出精干技术人员，前往多地进行技术保障。更多的技术人员在家里，密切关注任务进展情况，准备随时为前方提供技术支援。 加油，天问一号！
