航天科普:航天器是否在線?“千里眼”測(cè)控雷達(dá)來(lái)報(bào)
來(lái)源:少年航天局
發(fā)布時(shí)間:2023-01-04
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“酒泉雷達(dá)跟蹤正常!”

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“渭南雷達(dá)跟蹤正常!”

“太原雷達(dá)跟蹤正常!”

“青島雷達(dá)跟蹤正常!”

……

每當(dāng)有飛行任務(wù)時(shí),我們總能從電視直播中,清晰地聽(tīng)到指揮控制中心大廳里傳出類(lèi)似的報(bào)告聲。這些“監(jiān)護(hù)”著航天器飛天的雷達(dá)設(shè)備,就像是牢牢掌握其飛行軌跡的“風(fēng)箏線”,擁有著“千里眼”的本領(lǐng),無(wú)論航天器飛得多高、多遠(yuǎn),其一舉一動(dòng)都被“盡收眼底”。

站高望遠(yuǎn),“火眼金睛”只為追尋到底執(zhí)行發(fā)射任務(wù)時(shí),為精密跟蹤火箭的位置,除了依賴(lài)火箭上的光學(xué)設(shè)備外,還要靠無(wú)線電波工作的雷達(dá),進(jìn)行火箭主動(dòng)段外彈道軌跡測(cè)量任務(wù)。相比受限于天氣的光學(xué)跟蹤、依賴(lài)火箭上設(shè)備的遙測(cè),雷達(dá)監(jiān)測(cè)對(duì)于火箭上升段的探測(cè)更安全、更可靠。

在今年空間站建造任務(wù)中,投入使用了國(guó)內(nèi)首部大口徑雷達(dá)遙測(cè)一體化系統(tǒng),該雷達(dá)主要承擔(dān)火箭主動(dòng)段外軌道測(cè)量任務(wù),探測(cè)距離可達(dá)數(shù)千千米,可完成火箭遙測(cè)信號(hào)下行接收與解調(diào)工作,實(shí)現(xiàn)對(duì)火箭的精密跟蹤,對(duì)火箭的安全飛行具有重要的意義。

這些“千里眼”有不同形式。如“反射式跟蹤”式雷達(dá),工作方式就是“自問(wèn)自答”:由雷達(dá)發(fā)射無(wú)線電信號(hào),遇到飛船后反射回地面,幫助飛控中心了解飛船的飛行軌跡。這個(gè)過(guò)程就像是雷達(dá)在自己“提問(wèn)”,自己找答案。而“應(yīng)答式跟蹤”式雷達(dá),工作方式是“一問(wèn)一答”:雷達(dá)發(fā)出信號(hào),飛船上的應(yīng)答機(jī)接受到之后,又返還一個(gè)信號(hào)給地面雷達(dá)測(cè)控站,這個(gè)過(guò)程就像是雷達(dá)發(fā)問(wèn):“你在哪兒呢?”飛船回答:“我在這兒呢!”

這些“千里眼”作用高度有多高?“反射式跟蹤”式雷達(dá)探測(cè)距離在幾百千米,“應(yīng)答式跟蹤”式雷達(dá)能達(dá)到數(shù)千千米。我們的飛船進(jìn)入軌道的高度在距離地球數(shù)百千米,所以雷達(dá)可以輕輕松松“看”到它。

一覽無(wú)遺,“天羅地網(wǎng)”只為全面保障太空中有數(shù)以百計(jì)的各國(guó)人造衛(wèi)星,以及近地空間站等航天器,雷達(dá)要如何“看清”哪個(gè)是我們的神舟飛船,哪個(gè)是我們自己的空間站呢?

在每個(gè)航天器上,都會(huì)安裝獨(dú)特的接收機(jī)、應(yīng)答機(jī)等設(shè)備作為雷達(dá)的“助手”。這個(gè)過(guò)程就像是在打電話,雷達(dá)通過(guò)無(wú)線電波發(fā)出信號(hào),向航天器發(fā)出“你在哪”的信號(hào),安裝在航天器上的接收機(jī)接受這個(gè)信號(hào),通過(guò)應(yīng)答機(jī)以無(wú)線電波形式發(fā)出位置反饋。在這些引導(dǎo)信息的幫助下,雷達(dá)就能準(zhǔn)確截獲目標(biāo),開(kāi)始跟蹤,測(cè)量出航天器更加精確的軌跡信息。此外,為提供高精度的測(cè)量性能,科研人員對(duì)新一代的測(cè)量雷達(dá)進(jìn)行了升級(jí),具備對(duì)目標(biāo)成像的功能,通過(guò)位置和圖像信息,確保雷達(dá)不會(huì)“看走眼”。

在今年的發(fā)射任務(wù)中,科研人員還配備研制了新一代船載測(cè)量雷達(dá)。這讓人不免有疑問(wèn):上天的事兒,為什么要用船呢?

原因就在于測(cè)量船是航天測(cè)控網(wǎng)中的重要組成部分。與陸地測(cè)量站相比,測(cè)量船可在廣闊的大洋上靈活選點(diǎn)布站、機(jī)動(dòng)應(yīng)急測(cè)控,不僅能夠測(cè)量飛行器軌道,也能夠發(fā)送控制指令,遙控衛(wèi)星進(jìn)行變軌、姿態(tài)調(diào)整、太陽(yáng)能帆板展開(kāi)等動(dòng)作。而新一代船載測(cè)量雷達(dá)則采用高可靠設(shè)計(jì),雷達(dá)上安裝了先進(jìn)的姿態(tài)測(cè)量設(shè)備,無(wú)懼海上風(fēng)浪,可以在測(cè)量船搖擺的情況下得到和地面一樣高的測(cè)量精度,為航天測(cè)控任務(wù)提供了高精度測(cè)軌數(shù)據(jù)。


內(nèi)容來(lái)自:中國(guó)電子科技集團(tuán)有限公司第十四研究所




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