牛年将至，就在“原年人”响应号召就地过年的同时，一位孤独的“游子”将在另一颗星球度过第一个春节。它正是执行我国首次火星探测任务的天问一号。离开“家乡”地球半年多了，它的身体很健康。就在刚刚，天问一号探测器实施近火捕获制动，开启了环绕火星之旅。在遥远的“家乡”，无数人牵挂着这位“异星”过年“游子”的一举一动，其中就包括中国科学院上海天文台甚长基线干涉测量（VLBI）测轨分系统团队。
记者获悉，目前VLBI测轨分系统已经观测天问一号探测器百余次，测量精度达到0.1纳秒。自本月1日起，团队将连续观测28天，以支持完成近火捕获等各种动作。有这么多“亲人”陪伴，相信远方“游子”的牛年春节，不会孤单。
“火眼金睛”为你护航
7月23日12时41分，天问一号搭乘“胖五”离开了家乡的怀抱，奔向遥远的火星。从天问一号发射开始，VLBI测轨分系统就瞪大“眼睛”，关注起天问一号的变化。中科院上海天文台研究员洪晓瑜告诉记者，VLBI是天问一号在各个测控段精密测定轨必不可少的手段，特别是在巡航段、火星捕获段、着陆降落段、科学探测段等关键弧段发挥着至关重要的作用。
图说：7月23日，长征五号遥四运载火箭点火升空，我国首次火星探测任务开始 新华社 发
对于VLBI的大名，相信你已经在我国各项航天任务中听了很多遍了。VLBI测轨分系统由北京站、上海站、昆明站和乌鲁木齐站，以及位于上海天文台的VLBI指挥调度和数据处理中心组成。这样一个网所构成的望远镜分辨率相当于口径为3000多千米的巨大的综合口径射电望远镜，测角精度可以达到千分之几角秒，甚至更高。对中国航天来说，VLBI可谓功勋卓著——作为重要的“导航装备”之一，它从探月开始“加入编队”，已经圆满完成嫦娥“五姐妹”等测定轨任务。
“自天问一号发射之日起至8月6日，我们利用VLBI测轨分系统每天执行测定轨任务。此后至今年1月31日进入巡航段，我们每两至三天观测一次。在这半年多的时间内，天问一号探测器历经3次轨道中途修正以及1次深空机动。”洪晓瑜介绍。在这期间，团队还要“分心”嫦娥五号和嫦娥四号中继星“鹊桥”的观测，即使人手再紧张，大家也克服困难，保证掌握天问一号的动态。
图说：天问一号奔向火星 来源/中国探月工程
善其事必先利其器
作客火星，可要比“嫦娥奔月”遥远上千倍。这对VLBI系统提出了更高精度的要求。“同样角度的时延误差，到月球上可能就是几米的差距，而放大到火星轨道上则是几公里的偏轨。”中科院上海天文台研究员刘庆会说。这可是真正的“差之毫厘，谬以千里”，如果精准度不能大幅提高，那对远行的“游子”来说，就成了不能承受之痛。
工欲善其事，必先利其器。在天问一号“问天”前，VLBI分系统团队做足了准备。他们克服疫情带来的不便，完成了40多台套的软件和硬件的研发，分别布置于四个测站和VLBI中心，如VLBI中心的火星探测VLBI数据处理系统和定轨定位系统，四个测站的致冷接收机、前置型数据采集终端、基准信号锁相传输系统、GNSS接收机、氢原子钟、水汽辐射计等。“这些软件和硬件的研发，能够进一步提高观测装置的测量精度和可靠性、大气和电离层时延的改正精度，更好地完成火星探测器的VLBI测定轨任务。”
图说：上海天文台VLBI中心 采访对象供图（下同）
截至2月10日，VLBI测轨分系统共进行了106次观测，VLBI时延测量精度0.1纳秒，比任务要求提高了一个量级。时延率（指时延随着时间的变化）的测量误差不超过每秒0.3皮秒，同样远优于技术指标要求。“这既满足了火星探测器测定轨需求，也为后续火星采样返回、木星探测和其他小行星探测VLBI测轨打下了良好基础。”刘庆会自豪地表示。
强信号传回“游子家书”
牛年新春，VLBI测轨分系统团队的科研人员，或许和休息无缘了。每天12时至凌晨零时，他们都将坚守岗位，为“异星过年”的天问一号保驾护航。洪晓瑜说，整个2月的测控弧段很重要，VLBI测轨分系统也到了任务最关键的时刻，要保证每天观测，支持天问一号探测器完成1次平面机动以及3次近火制动等动作。
“要说和探月工程观测时的最大区别，那还是距离造成的。”刘庆会解释，“嫦娥‘五姐妹’的一举一动，几乎可以实时看到。但天问一号收到家乡的‘问候’就要600多秒，再‘回信’又是600多秒。”这1300秒或许对普通人来说并不长，但对于团队成员而言，着实难熬。
火星的这个新年注定不平凡，它不得不史无前例地迎接三位远道而来的客人。阿联酋的“希望”号先发先至，在10日凌晨已成功进入环火轨道。美国的“毅力”号预计在北京时间2月18日晚间到火星“拜年”。这几天，VLBI中心的大屏幕上，已陆续出现探火“小伙伴”的信号。大家“集体拜年”，是否会对天问一号的探测造成干扰呢？刘庆会表示，影响虽然有，但并不大。
远行的“游子”可不舍得让家乡的亲人找得太苦，天问一号自身的信号就足够强，让科研人员能轻松收到“家书”。如果有干扰，科研人员还能通过接收信号的带宽调节和数据处理，将其他信号“拒之门外”。“我们对天问一号的轨道计算过预测值，对准后在做信号处理的时候会加强，而对他国的信号会减弱。”刘庆会说。
天问一号，新年快乐！VLBI测轨分系统团队的科研人，新年快乐！
新民晚报记者郜阳
