地面应用系统|“高光”以外的“月光族”

■采访人员 甘晓 见习采访人员 严涛
中国科学院有这样一群幸运的“追月人”,他们人生的高光时刻和我国深空探测的每一个里程碑重叠:“嫦娥一号”发射升空拉开我国探月工程序幕,“嫦娥二号”获得全月影像图,“嫦娥三号”着陆在月球表面,“嫦娥四号”抵达人类从未去过的月球背面,“嫦娥五号”从月面取回1731克样品返回地球……
“高光”以外,他们“月出而作、月落而息”的“月光族”生活如同月球背面一样默默无闻,很少有人看到 。
2022年新年伊始,中国科学院2021年度杰出科技成就奖颁给了他们——国家天文台月球与深空探测地面应用系统研究集体,以表彰他们为建成国家级月球与深空探测地面应用系统保障平台,以及我国实施五次探月工程和首次火星探测作出的重要贡献 。
科学引领,“起得最早、睡得最晚”
月球与深空探测地面应用系统(以下简称地面应用系统)是我国探月工程五大系统之一,也是“嫦娥”的“大本营”,肩负制订科学探测计划和有效载荷运行计划的任务 。
早在2004年“嫦娥工程”立项前,国家天文台的科学家就启动了地面应用系统的概念性设计 。“准确地说,地面应用系统应当被称为‘科学应用系统’ 。”地面应用系统总指挥、总设计师,国家天文台研究员李春来告诉《中国科学报》 。
当科学仪器被送到距离地球大约40万公里远的月球上,科学家想要得到关于哪些问题的答案、如何遥控这些仪器、仪器获得的探测数据怎样传回地球、这些宝贵的科学数据如何管理和分析应用,都是地面应用系统的主要工作 。
“从制定科学目标开始,到遴选有效载荷,再到数据接收、处理、研究,地面应用系统拥有完整的科学链条,在整个探月工程系统中‘起得最早、睡得最晚’ 。”李春来指出,“工程其他系统还没开始之前,我们的工作就开始了;卫星数据获取已经结束后,我们还要接着干 。”
回顾探月工程走过的20年,地面应用系统与来自多个部门的五大系统各自发挥优势,实现了我国多项任务从无到有的跨越 。
2007年“嫦娥一号”任务之前,40万公里的数据接收是我国数据接收系统不可能完成的任务 。为此,国家天文台的研究团队从零开始建设新的数据接收系统,包括当时位于北京密云的亚洲最大口径天线 。2013年“嫦娥三号”任务中,新建成的遥科学探测实验室实现在地面控制月球车的交互操作 。最近的“嫦娥五号”任务中,建成国内首个“月球样品实验室”,专门用于“地外样品”存储、处理和分析 。2020年“天问一号”任务中,实现4亿公里以外、来自火星的数据收集和处理 。
探月工程始终以科学为引领,产出成果则不断拓展和加深人类对月球的认知 。“特别是‘嫦娥五号’采样返回,对月球样品的研究能够帮助我们深入到月球演化历史中去,了解它的年龄、物质组成、深部结构特性、太阳风化作用的过程等 。”李春来说 。
攻坚克难,留下难忘瞬间
创建我国月球与行星科学标准体系,填补我国月球与深空探测领域的空白,奠定我国月球和行星科学研究与应用的基石……从零开始,地面应用系统之“难”显而易见 。
“面对困难,全靠大家一起拼 。”首次火星探测任务地面应用系统副总设计师、国家天文台研究员苏彦告诉《中国科学报》 。
在她的记忆里,最艰难的日子莫过于“嫦娥一号”发射之前 。预料之外的新问题突如其来,任务时间节点让苏彦和同事们压力陡增 。“我们天天往密云50米天线上爬,没有电梯,爬一次很累人 。”她告诉《中国科学报》,“为了少下来上厕所,我们一天都不怎么喝水,就呆在狭小的空间里工作 。”最终,他们如期解决问题,保证了“嫦娥一号”数据接收 。

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