航天器是否在線？“千里眼”測控雷達來報

“酒泉雷達跟蹤正常！”

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“渭南雷達跟蹤正常！”

“太原雷達跟蹤正常！”

“青島雷達跟蹤正常！”

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每當有飛行任務時，我們總能從電視直播中，清晰地聽到指揮控制中心大廳里傳出類似的報告聲。這些“監(jiān)護”著航天器飛天的雷達設備，就像是牢牢掌握其飛行軌跡的“風箏線”，擁有著“千里眼”的本領，無論航天器飛得多高、多遠，其一舉一動都被“盡收眼底”。

站高望遠，“火眼金睛”只為追尋到底執(zhí)行發(fā)射任務時，為精密跟蹤火箭的位置，除了依賴火箭上的光學設備外，還要靠無線電波工作的雷達，進行火箭主動段外彈道軌跡測量任務。相比受限于天氣的光學跟蹤、依賴火箭上設備的遙測，雷達監(jiān)測對于火箭上升段的探測更安全、更可靠。

在今年空間站建造任務中，投入使用了國內(nèi)首部大口徑雷達遙測一體化系統(tǒng)，該雷達主要承擔火箭主動段外軌道測量任務，探測距離可達數(shù)千千米，可完成火箭遙測信號下行接收與解調(diào)工作，實現(xiàn)對火箭的精密跟蹤，對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，工作方式就是“自問自答”：由雷達發(fā)射無線電信號，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。這個過程就像是雷達在自己“提問”，自己找答案。而“應答式跟蹤”式雷達，工作方式是“一問一答”：雷達發(fā)出信號，飛船上的應答機接受到之后，又返還一個信號給地面雷達測控站，這個過程就像是雷達發(fā)問：“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”式雷達探測距離在幾百千米，“應答式跟蹤”式雷達能達到數(shù)千千米。我們的飛船進入軌道的高度在距離地球數(shù)百千米，所以雷達可以輕輕松松“看”到它。

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

在每個航天器上，都會安裝獨特的接收機、應答機等設備作為雷達的“助手”。這個過程就像是在打電話，雷達通過無線電波發(fā)出信號，向航天器發(fā)出“你在哪”的信號，安裝在航天器上的接收機接受這個信號，通過應答機以無線電波形式發(fā)出位置反饋。在這些引導信息的幫助下，雷達就能準確截獲目標，開始跟蹤，測量出航天器更加精確的軌跡信息。此外，為提供高精度的測量性能，科研人員對新一代的測量雷達進行了升級，具備對目標成像的功能，通過位置和圖像信息，確保雷達不會“看走眼”。

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

原因就在于測量船是航天測控網(wǎng)中的重要組成部分。與陸地測量站相比，測量船可在廣闊的大洋上靈活選點布站、機動應急測控，不僅能夠測量飛行器軌道，也能夠發(fā)送控制指令，遙控衛(wèi)星進行變軌、姿態(tài)調(diào)整、太陽能帆板展開等動作。而新一代船載測量雷達則采用高可靠設計，雷達上安裝了先進的姿態(tài)測量設備，無懼海上風浪，可以在測量船搖擺的情況下得到和地面一樣高的測量精度，為航天測控任務提供了高精度測軌數(shù)據(jù)。