2025年5月29日，天問二號踏上為期十年、跨越數億公里的深空探測之旅。此次天問二號攜帶了哪些“黑科技”？“中科院之聲”特別策劃“探秘天問”，今天介紹測定軌技術。

在跨越億萬公里的星際征途中，精準導航將決定深空科學探測任務的成敗。中國科學院上海天文臺（以下簡稱上海天文臺）將高精度甚長基線干涉測量（VLBI）數據加入深空探測器測定軌過程后，可大幅提高探測器關鍵段軌道精度，以更高精度描繪天問二號探測器的星際航線，以更少燃料飛向更遠目標，讓人類探索宇宙的每一步都走得更穩、更遠。

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直面新挑戰

上海天文臺從20世紀70年代起持續攻關VLBI技術，歷經半個世紀，聯合分布于全國的射電望遠鏡，構建了一張覆蓋祖國大地、口徑相當于3200公里的“VLBI虛擬超級望遠鏡”。

正是憑借這張天羅地網般的觀測系統，我們可以探測到飛行器在視線垂直方向的微小變化，結合測距、測速數據實現對深空探測器高精度測定軌。

本次天問二號任務，周期長達10年，飛行最遠處可距離地球5億公里，同時面臨信號極其微弱、飛控高度復雜、高精度測定軌要求等多個新挑戰。

為應對天問二號任務的新需求，VLBI測定軌團隊展開了有針對性的關鍵技術攻關，主要包括小行星弱引力場下的軌道確定技術、小行星探測器相位參考VLBI定位技術。

VLBI網啟用了兩座新建觀測站（吉林長白山觀測站與西藏日喀則觀測站），對觀測管理模式進行了調整，優化了數據處理軟件接口，拓展了功能模塊。

▲長白山40米射電望遠鏡

▲日喀則40米射電望遠鏡

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為任務持續保駕護航

由于天問二號任務周期長，將跨越嫦娥七號、嫦娥八號、天問三號、載人登月等多個任務執行周期。VLBI測軌團隊主動布局、前瞻謀劃，創新性提出了多任務可擴展構架，為后續多任務狀態下的長期穩定運行打下了堅實基礎。

在系統開發階段，通過多個子系統和配置項的互聯互助，在很短時間內解決了包括新望遠鏡軸系偏差矯正在內的一系列復雜技術問題，充分展現了VLBI測軌系統的綜合能力與協同效率。

經多次聯調聯試與任務演練，VLBI已經具備了天問二號任務執行能力，通過新構建的四站一中心，包括兩個新建觀測站和兩個老觀測站（上海天馬觀測站、烏魯木齊南山觀測站），聯合升級后的上海VLBI中心，將為天問二號探測器任務貢獻高質量VLBI測量數據并提供精確軌道。

▲天馬望遠鏡

▲南山26米射電望遠鏡

通過多年VLBI測定軌技術的研究發展，團隊全面掌握了具有自主知識產權的深空探測器測定軌技術。未來可更好地服務于我國月球與行星探測器的高精度測定軌。

來源：中國科學院上海天文臺

責任編輯：宋同舟