着陆器在火星上的“旅行见闻”想要传回地球,必须经过环绕器这个数据中转站。为了保证这场通信接力赛的顺畅,环绕器上的两名“选手”——UHF中继通信机和X中继通信机随时待命。电子所测控通信室承担了这两台关键产品的研制,以确保在火星上的所见所闻全部传回地球。
“一丝不苟”——UHF中继通信机。火星距离地球4亿公里,地面指令15分钟才能到达,信号一来一回需要半小时。面对如此大的通信延迟困难,UHF中继通信机在国内首次实现了“无人值守式”自主测控通信。通信机可以自主发起并建立通信;在通信过程中,码率可以自适应动态调整;如果通信中断,可以自动重联;通信结束后也会自主释放信道。对于火星通信既要实现自主测控通信又要与国际接轨,符合CCSDS临近空间协议势在必行。这是一套国际上通用的深空探测通信协议,协议复杂,而且对系统设计有着很高的要求。设计师秦奋带领团队从零开始进行研究,厚达400页的英文文献,一页一页消化,一章一章地推进,不断的坚持,换来了对协议的把握,同时明确了设计方案。经过无数次的测试与设计改进,UHF中继通信机终于实现了零差错、零丢帧、可自动重传的高可靠智能测控通信方案。
“随机应变”——X中继通信机。火星环绕器存在“近火点”和“远火点”,为了保证随时通信,能实时自动适应由远及近的各种通信距离,X中继通信机设计了九档码率、两种交织深度,共十八种通信模式。为了实现多模式、大多普勒条件下的高灵敏度接收,设计师刘杰与团队成员一起研究了各种模式,结合无数次的试验数据,终于找到了多模式下的可变最优环路带宽,实现了高灵敏度的X频段多码率长短帧通信。为了提高产品的稳定性,将设计缺陷消灭在萌芽状态,设计师提出了最优帧头锁定机制,结合帧头低容错的设计思路,有效解决了“帧头错锁到数据区”等可靠性问题,进一步提升了X中继通信机的稳定性和强壮性。
回顾三年多的研制历程,一路走来如履薄冰,设计师们也是随时保持着“打怪升级”的激情与责任,因为我们期待着火星的无限风景一帧不落地出现在地球人的眼前。(https://www.xing528.com)
▲ 2021年3月26日,国家航天局发布2幅由中国首次火星探测任务“天问一号”探测器拍摄的南、北半球火星侧身影像。这是一张拼版照片,上图为:北半球上方火星影像;下图为:南半球上方火星影像。(新华社发 国家航天局供图)
▲ 2021年3月26日,国家航天局发布2幅由中国首次火星探测任务“天问一号”探测器拍摄的南、北半球火星侧身影像。这是一张拼版照片,上图为:北半球上方火星影像;下图为:南半球上方火星影像。(新华社发 国家航天局供图)
▲ 2021年3月26日,国家航天局发布2幅由中国首次火星探测任务“天问一号”探测器拍摄的南、北半球火星侧身影像。这是一张拼版照片,上图为:北半球上方火星影像;下图为:南半球上方火星影像。(新华社发 国家航天局供图)
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